專利名稱：一種鋁電磁線和黃銅的釬焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁電磁線和黃銅的釬焊方法，特別是一種鉬導(dǎo)體電力變 壓器線圈的鋁電磁線和黃銅連接件的釬焊方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，隨著電力系統(tǒng)裝機(jī)容量的不斷發(fā)展，輸變電設(shè)備需求量也增 長很快，輸變電設(shè)備用原材料逐漸出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象，但是，變壓器行業(yè) 使用的主要原材料銅的價格卻 一直上漲,為了尋求企業(yè)更好發(fā)展途徑，加強(qiáng) 企業(yè)竟?fàn)幜?，變壓器行業(yè)許多企業(yè)都在積極應(yīng)對銅材料價格上漲的不利因 素，開發(fā)一種補(bǔ)充產(chǎn)品-鋁導(dǎo)體的變壓器，以滿足一部分巿場需要。
鋁導(dǎo)體千式變壓器的線圈外澆注有環(huán)氧樹脂，線圏釆用鋁電磁線或鋁箔 繞制，為了提高出線端子的強(qiáng)度，線圈出線采用銅排或銅螺母。釆用鋁線圈 及銅出線結(jié)構(gòu)后，首要解決的主要工藝問題是鋁和銅的焊接。由于變壓器線 圈工作在高電壓下，需要承載大電流、溫升、電磁振動和短路電動力，所 以要求鋁銅焊接接頭牢固可靠、導(dǎo)電性能良好。
在上世紀(jì)六七十年代，我國也曾大力進(jìn)行鋁導(dǎo)體變壓器的開發(fā)和應(yīng)用， 但是后來由于鋁導(dǎo)體變壓器經(jīng)常出現(xiàn)故障出線端子在短路時鋁導(dǎo)體強(qiáng)度不 夠，容易引起繞組變形；為了提高出線端子的強(qiáng)度，嘗試用銅來代替銷出線， 但是隨后出現(xiàn)新的問題，其主要問題是鋁銅焊接接頭的可靠性和穩(wěn)定性能不 夠，故逐漸減少使用。目前，國外一些發(fā)達(dá)國家及外資企業(yè)開始生產(chǎn)鋁導(dǎo)體 變壓器，其鋁銅接頭多釆用冷壓套管的方法來實(shí)現(xiàn)，即鋁線和銅線在連接時 分別從兩頭插入一個特制的銅套管，然后再用冷壓鉗將銅套管壓扁，使鋁線 和銅線完成連接。該方法的缺點(diǎn)是接頭直徑增大很多，不利于變壓器線圏
的繞制；同時操作也比較麻煩。而國內(nèi)廠家生產(chǎn)鋁導(dǎo)體變壓器多采用摩擦焊
鋁銅過渡接頭，該方法的缺點(diǎn)是鋁銅接頭在焊接連接過程中，常常因?yàn)闇?br> 度過高使接頭變脆而開裂；其開裂的原因是由于鋁銅接頭在高溫下，鉬和銅 原子擴(kuò)散形成金屬間脆性化合物，并不斷加厚造成；另一方面，圓形摩擦焊接頭在壓成扁形過程中產(chǎn)生加工硬化，在線圈繞制時很難折彎成形；由于采 用Zn-Al釬料直接釬焊鋁電磁線和黃銅螺母，接頭抗拉強(qiáng)度較低為26MPa, 不能滿足使用要求，并且該接頭不能同時滿足高強(qiáng)度和高抗腐蝕性等要求， 故現(xiàn)有鋁銅的摩擦焊和釬焊工藝還有待于進(jìn)一步完善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種能夠滿足高強(qiáng)度、高抗腐蝕性 的鋁電磁線和黃銅的釬焊方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題釆用的技術(shù)方案是 一種鋁電磁線和黃銅的釬 焊方法，包括鋁電磁線和黃銅連接頭，其特征在于先將黃銅連接件的表面經(jīng) 過電鍍鍍鎳或化學(xué)鍍鎳處理，以增強(qiáng)釬料和黃銅連接件的連接強(qiáng)度和增強(qiáng)鋁 銅接頭抗腐蝕性能，然后釆用藥芯式A1-Si硬釬料，藥芯為無腐蝕性的氟鋁 酸鉀釬劑，用火焰釬焊將鋁電磁線和黃銅連接件鍍鎳表面部分進(jìn)行搭接釬 焊。
在釬焊前，先對黃銅連接件的表面進(jìn)行的鍍鎳層能夠隔離鋁原子和銅原 子，可防止其相互擴(kuò)散，并形成脆性金屬間化合物層，使鋁銅接頭強(qiáng)度降低。
在釬焊前，焊縫部位應(yīng)無油污、氧化膜和其它雜質(zhì)。除油污用丙酮或 其它有機(jī)溶劑清除表面的油污；除氧化膜用鋼絲刷或刮刀等工具去除氧化 膜。清理后的焊件應(yīng)立即進(jìn)行焊接工作，其間隔時間不應(yīng)超過24h。
在火焰釬焊時，可預(yù)先將釬料釬劑放置在待焊處，與焊件同時加熱；也 可先將焊件加熱到釬焊溫度，再將藥芯釬料送到釬焊部位，待釬劑與釬料熔 化，釬料均勻填縫后再慢慢撤去火焰。應(yīng)避免將火焰直接加熱釬料和釬劑， 以免釬劑過熱失效。接頭形成后，應(yīng)及時停止加熱，以免發(fā)生母材熔蝕。
釆用本發(fā)明焊接的鋁電磁線和黃銅連接件的接頭，接頭抗拉強(qiáng)度與鋁電 磁線的抗拉強(qiáng)度基本相同；鋁銅接頭電阻值小于鋁電磁線電阻值；在155X:， 接頭耐溫度變化性能良好；接頭耐高溫性能較好。釬焊接頭能夠滿足鋁導(dǎo)體 電力變壓器線團(tuán)的鋁電磁線和黃銅連接件的焊接要求。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例釬焊接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
圖中，l為鋁電磁線，2為焊縫，3為黃銅黃銅連接件。參見圖l-2，本鋁電磁線和黃銅的釬焊方法，于焊接前先將黃銅連接件 的表面經(jīng)過電鍍鍍鎳或化學(xué)鍍鎳處理，以增強(qiáng)釬料和黃銅連接件的連接強(qiáng)度 和增強(qiáng)鋁銅接頭抗腐蝕性能，然后采用藥芯式Al-Si硬釬料，藥芯為無腐蝕 性的氟鋁酸鉀釬劑，用火焰釬焊將鋁電磁線和黃銅連接件鍍鎳表面部分進(jìn)行 搭接釬焊。
黃銅連接件依次經(jīng)過下述工藝中性除油-超聲波除油-水洗-酸洗-水洗-堿性鍍銅-水洗-活化-水洗-前面所述的電鍍鍍鎳或化學(xué)鍍鎳處 理-水洗-烘干。
其中，1)中性除油是在室溫下，釆用20~30%的YJ-010型冷脫劑， 處理0.75 1.25h;
2)超聲波除油是在50。C 70。C的溫度下，于3 8%的RS-86B型除蠟 水中處理時間為1 10min;
3) 酸洗是在30。/。的濃鹽酸中浸泡5 20s;
4) 活化是在10。/。鹽酸中浸泡時間不大于2min;
其中，a)電鍍鍍鎳時的電鍍液中各主要成分及濃度為硫酸鎳 NiS04 7H20， 150 250g/L，氯化鎳NiCl2 6H20， 40~60g/L,硼酸113803， 40~50g/L，于45 60。C溫度下，電流密度為0.5~2.5A/dm2，處理時間為 0.75~1.5h，其中電鍍液的PH值為3.8~5.5，鎳層厚度為5 20pm;
b)化學(xué)鍍鎳釆用次磷酸鹽作還原劑，其反應(yīng)過程為 Ni2++H2P02+H20 _ HPCVWIT+Ni
H2P02+H _ P+H20+OH-
其中，部分H2P(V被氫原子還原成磷夾雜在鍍層中；鍍液主要成分及 操作條件為硫酸鎳NiS04'7H20: 10~50g/L,次磷酸鈉NaH2P02 3H20: 10~50g/L ， 乙酸鈉NaC2H302 3H20 : 10-40 g/L , 檸檬酸鈉 (Na3C6H507 2H20): 15-19 g/L，鍍液的PH值為4.5~5.5,反應(yīng)溫度為 75°C~95°C，沉積速度為10-25 ym/h，鍍層含磷量5~9%。
6)堿性鍍銅步驟，電鍍液主要成分及濃度為氰化亞銅CuCN: 45~60g/L，氰化鈉NaCN: 65~85g/L，氬氧化鈉NaOH: 5~20g/L,溫度為 40-60°C,電流密度為0.5~2.5A/dm2，反應(yīng)時間為2-8min，堿性鍍銅時紫銅 層厚度為7 12"m。如果在滿足鍍鎳質(zhì)量的情況下，可取消堿性鍍銅步驟。
釬焊時使用的藥芯式Al-Si硬釬料主要成分的質(zhì)量百分比依次為Si為 9.0~13.0%， Cu<4.70%， Zn<0.20%， Mg<0.15%， Mii<0.15o/o, Fe<0.8%，其它元素總量<0.15%， Al為余量；釬劑主要成分為K3AIF6和KAIF4;釬 料液相線為582~596°C，釬焊溫度范圍為582 604X:;其中，釬料和釬劑的 重量比為4:1 1:1。
本發(fā)明較佳的實(shí)施例是CiK2.70y。，釬料和釬劑的重量比3.5:1~2:1，其
余同上。
釬焊時采用0.001M).10MPa的金火焰燃?xì)鈮毫?，焊矩H01-12A ，焊嘴 1~5號，氧氣壓力0.4 0.7MPa,釬焊時，將純鋁牌號為L廣L4的鋁電磁線 和普通六角黃銅棒H62的鍍鎳部分搭接在一起。
由于采用了藥芯式A1-Si釬料，在火焰釬焊時，可避免火焰直接加熱釬 劑，使釬劑過熱失效。即；
2KA1F4 + 3H20 -^ 2KF+A1203+6HF
此反應(yīng)在600。C時比較明顯，釬劑將水解，留下不溶的殘?jiān)?在火焰釬焊時，可預(yù)先將釬料釬劑放置在待焊處，與焊件同時加熱；也 可先將焊件加熱到釬焊溫度，再將藥芯釬料送到釬焊部位，待釬劑與釬料熔 化，釬料均勻填縫后再慢慢撤去火焰。應(yīng)避免將火焰直接加熱釬料和釬劑， 以免釬劑過熱失效。
釬焊接頭性能測試
1) 測試條件
鋁電磁線l線規(guī)為4.25x9mm，純鋁牌號L廣L" 黃銅連接件3母材料為18普通六角黃銅棒H62， 釬焊搭接面積9xl5 = 135mm2，
2) 接頭抗拉強(qiáng)度為59.7MPa，與鋁電磁線抗拉強(qiáng)度基本相同。
3) 接頭電阻測試鋁銅接頭電阻值=21.8微歐 < 鉬電磁線電阻值-33.1微歐。
4) 接頭耐溫度變化性能測試將釬焊鋁銅接頭試樣，進(jìn)行加熱循環(huán)， 即室溫—加熱到155°C—保溫5h —降到室溫，再加熱到155。C，......這樣
連續(xù)加熱循環(huán)5次后，取出試樣做拉伸試驗(yàn)。
結(jié)果釬焊鋁銅接頭試樣抗拉強(qiáng)度沒有異常情況，為59.1MPa，拉伸 試樣均在鋁線斷裂。
5) 接頭耐高溫性能試驗(yàn)將銷銅接頭試樣，加熱到300'C，并保溫2h。 冷卻到室溫后做抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果釬焊接頭在銷電磁線上斷裂。接頭耐高 溫性能良好。
綜上所述,依據(jù)本發(fā)明釬焊的釬焊接頭完全能夠滿足銷導(dǎo)體電力變壓器 線圏的鋁電磁線和黃銅連接件的焊接要求。
權(quán)利要求
1.一種鋁電磁線和黃銅的釬焊方法，包括鋁電磁線和黃銅連接頭，其特征在于先將黃銅連接件的表面經(jīng)過電鍍鍍鎳或化學(xué)鍍鎳處理，以增強(qiáng)釬料和黃銅連接件的連接強(qiáng)度和增強(qiáng)鋁銅接頭抗腐蝕性能，然后采用藥芯式Al-Si硬釬料，藥芯為無腐蝕性的氟鋁酸鉀釬劑，用火焰釬焊將鋁電磁線和黃銅連接件鍍鎳表面部分進(jìn)行搭接釬焊；釬焊時采用0.001～0.10MPa的金火焰燃?xì)鈮毫?，焊矩H01-12A，焊嘴1～5號，氧氣壓力0.4～0.7MPa，釬焊時，將純鋁牌號為L1～L4的鋁電磁線和普通六角黃銅棒H62的鍍鎳部分搭接釬焊在一起。
全文摘要
一種鋁電磁線和黃銅的釬焊方法，包括鋁電磁線和黃銅連接頭，先將黃銅連接件的表面經(jīng)過電鍍鍍鎳或化學(xué)鍍鎳處理，以增強(qiáng)釬料和黃銅連接件的連接強(qiáng)度和增強(qiáng)鋁銅接頭抗腐蝕性能，該鍍鎳層能夠隔離鋁原子和銅原子，防止其相互擴(kuò)散，并形成脆性金屬間化合物層，使鋁銅接頭強(qiáng)度降低，然后采用藥芯式Al-Si硬釬料，藥芯為無腐蝕性的氟鋁酸鉀釬劑，用火焰釬焊將鋁電磁線和黃銅連接件鍍鎳表面部分進(jìn)行搭接釬焊。釬焊時采用0.001～0.10MPa的金火焰燃?xì)鈮毫?，焊矩H01-12A，焊嘴1～5號，氧氣壓力0.4～0.7MPa。采用本發(fā)明焊接的鋁電磁線和黃銅連接件的接頭，接頭抗拉強(qiáng)度與鋁電磁線的抗拉強(qiáng)度基本相同。
文檔編號B23K1/19GK101537520SQ20091014053
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者燕 劉, 區(qū)富洋, 易吉良, 溫立民 申請人:順特電氣有限公司