专利名称：铝电磁线和黄铜的钎焊方法
技术领域：
本发明涉及一种铝电磁线和黄铜的钎焊方法，特别是一种铝导体电力变 压器线圈的铝电磁线和黄铜连接件的钎焊方法。
背景技术：
近几年来，随着电力系统装机容量的不断发展，输变电设备需求量也增 长很快，输变电设备用原材料逐渐出现供不应求的现象，但是，变压器行业 使用的主要原材料铜的价格却一直上涨，为了寻求企业更好发展途径，加强 企业竟争力，变压器行业许多企业都在积极应对铜材料价格上涨的不利因 素，开发一种补充产品-铝导体的变压器，以满足一部分巿场需要。
铝导体干式变压器的线圈外浇注有环氧树脂，线圏釆用铝电磁线或铝箔 绕制，为了提高出线端子的强度，线圈出线釆用铜排或铜螺母。釆用铝线圈 及铜出线结构后，首要解决的主要工艺问题是铝和铜的焊接。由于变压器线 圈工作在高电压下，需要承载大电流、温升、电磁振动和短路电动力，所 以要求钼铜焊接接头牢固可靠、导电性能良好。
在上世纪六七十年代，我国也曾大力进行铝导体变压器的开发和应用， 但是后来由于铝导体变压器经常出现故障出线端子在短路时铝导体强度不 够，容易引起绕组变形；为了提高出线端子的强度，尝试用铜来代替铝出线，
但是随后出现新的问题，其主要问题是铝铜焊接接头的可靠性和稳定性能不 够，故逐渐减少使用。目前，国外一些发达国家及外资企业开始生产铝导体 变压器，其铝铜接头多釆用冷压套管的方法来实现，即铝线和铜线在连接时 分别从两头插入一个特制的铜套管，然后再用冷压钳将铜套管压扁，使铝线
和铜线完成连接。该方法的缺点是接头直径增大很多，不利于变压器线圈 的绕制；同时操作也比较麻烦。而国内厂家生产铝导体变压器多釆用摩擦焊 铝铜过渡接头，该方法的缺点是铝铜接头在焊接连接过程中，常常因为温
度过高使接头变脆而开裂；其开裂的原因是由于铝铜接头在高温下，铝和铜 原子扩散形成金属间脆性化合物，并不断加厚造成；另一方面，圆形摩擦焊
3接头在压成扁形过程中产生加工硬化，在线圈绕制时很难折弯成形；由于采 用Zn-Al钎料直接钎焊铝电磁线和黄铜螺母，接头抗拉强度较低为26MPa， 不能满足使用要求，并且该接头不能同时满足高强度和高抗腐蚀性等要求， 故现有铝铜的摩擦焊和钎焊工艺还有待于进一步完善。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够满足高强度、高抗腐蚀性 的铝电磁线和黄铜的钎焊方法，以克服现有技术中的不足之处。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是 一种钼电磁线和黄铜的钎 焊方法，包括铝电磁线和黄铜连接头，其特征在于先将黄铜连接件的表面经 过电镀镀镍或化学镀镍处理，以增强钎料和黄铜连接件的连接强度和增强铝 铜接头抗腐蚀性能，然后釆用药芯式A1-Si硬钎料，药芯为无腐蚀性的氟铝 酸钾钎剂，用火焰钎焊将铝电磁线和黄铜连接件镀镍表面部分进行搭接钎 焊。
在钎焊前，先对黄铜连接件的表面进行的镀镍层能够隔离铝原子和铜原 子，可防止其相互扩散，并形成脆性金属间化合物层，使钼铜接头强度降低。
在钎焊前，焊缝部位应无油污、氧化膜和其它杂质。除油污用丙酮或 其它有机溶剂清除表面的油污；除氧化膜用钢丝刷或刮刀等工具去除氧化 膜。清理后的焊件应立即进行焊接工作，其间隔时间不应超过24h。
在火焰钎焊时，可预先将钎料钎剂放置在待焊处，与焊件同时加热；也 可先将焊件加热到钎焊温度，再将药芯钎料送到钎焊部位，待钎剂与钎料熔 化，钎料均匀填缝后再慢慢撤去火焰。应避免将火焰直接加热钎料和钎剂， 以免钎剂过热失效。接头形成后，应及时停止加热，以免发生母材熔蚀。
釆用本发明焊接的铝电磁线和黄铜连接件的接头，接头抗拉强度与销电 磁线的抗拉强度基本相同；铝铜接头电阻值小于铝电磁线电阻值；在155。C, 接头耐温度变化性能良好；接头耐高温性能较好。钎焊接头能够满足钼导体 电力变压器线圈的铝电磁线和黄铜连接件的焊接要求。
图1为本发明一实施例钎焊接头的结构示意图。 图2为图1的俯视结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。图中，l为铝电磁线，2为焊缝，3为黄铜黄铜连接件。
参见图l-2，本紫电磁线和黄铜的钎焊方法，于焊接前先将黄铜连接件 的表面经过电镀镀镍或化学镀镍处理，以增强钎料和黄铜连接件的连接强度 和增强销铜接头抗腐蚀性能，然后釆用药芯式Al-Si硬钎料，药芯为无腐蚀 性的氟销酸钾钎剂，用火焰钎焊将铝电磁线和黄铜连接件镀镍表面部分进行 搭接钎焊。
黄铜连接件依次经过下述工艺中性除油-超声波除油_水洗_酸洗_ 水洗-碱性镀铜_水洗-活化-水洗-前面所述的电镀镀镍或化学镀镍处 理-水洗-烘干。
其中，1)中性除油是在室温下，采用20~30%的YJ-010型冷脱剂， 处理0.75-1.25h;
2 )超声波除油是在50°C~70°C的温度下，于3 8%的RS - 86B型除蜡 水中处理时间为1 10min;
3) 酸洗是在30。/。的浓盐酸中浸泡5 20s;
4) 活化是在10o/。盐酸中浸泡时间不大于2min;
其中，a)电镀镀镍时的电镀液中各主要成分及浓度为硫酸镍 NiS04 7H20， 150~250g/L，氯化镍NiCl2 6H20， 40~60g/L,硼酸113803, 40 50g/L,于45 60。C温度下，电流密度为0.5~2.5A/dm2，处理时间为 0.75~1.5h,其中电镀液的PH值为3.8~5.5，镍层厚度为^20nm;
b)化学镀镍釆用次磷酸盐作还原剂，其反应过程为 Ni2++H2P02+H20 _ HP032+3H++Ni
H2P02+H _ P+H20+OH-
其中，部分H2PO/被氢原子还原成磷夹杂在镀层中；镀液主要成分及 搡作条件为硫酸镍NiS04'7H20: 10~50g/L，次磷酸钠NaH2P02 3H20: 10 50g/L , 乙酸钠NaC2H302 3H20 : 10~40 g/L , 柠檬酸钠 (Na3C6H507 2H20 ): 15 19 g/L,镀液的PH值为4.5~5.5,反应温度为 75°C~95°C，沉积速度为10~25pm/h，镀层含磷量5~9°/o。
6)碱性镀铜步骤，电镀液主要成分及浓度为氰化亚铜CuCN: 45 60g/L，氰化钠NaCN: 65~85g/L，氬氧化钠NaOH: 5 20g/L,温度为 40 60°C，电流密度为0.5~2.5A/dm2，反应时间为2 8min,碱性镀铜时紫铜 层厚度为7~12jum。如果在满足镀镍质量的情况下，可取消碱性镀铜步骤。钎焊时使用的药芯式Al-Si硬钎料主要成分的质量百分比依次为Si为 9.0~13.0o/o， Cu<4.70o/o, Zn<0.20%, Mg<0.15%, Mn<0.15%, Fe<0.8%, 其它元素总量<0.15%, Al为余量；钎剂主要成分为K3A1F6和KA1F4;钎 料液相线为582~596'C，钎焊温度范围为582 604°C;其中，钎料和钎剂的 重量比为4:1 1:1。
本发明较佳的实施例是01<2.70%，钎料和钎剂的重量比3.5:1-2:1,其 余同上。
钎焊时釆用0.001-O.lOMPa的金火焰燃气压力，焊矩H01-12A ,焊嘴 1 5号，氧气压力0.4 0.7MPa,钎焊时，将纯铝牌号为L广U的铝电磁线 和普通六角黄铜棒H62的镀镍部分搭接在一起。
由于采用了药芯式A1-Si钎料，在火焰钎焊时，可避免火焰直接加热钎 剂，使钎剂过热失效。即；
2KA1F4 + 3H20 - 2KF+A1203+6HF
此反应在600'C时比较明显，钎剂将水解，留下不溶的残渣。
在火焰钎焊时，可预先将钎料钎剂放置在待焊处，与焊件同时加热；也 可先将焊件加热到钎焊温度，再将药芯钎料送到钎焊部位，待钎剂与钎料熔 化，钎料均匀填缝后再慢慢撤去火焰。应避免将火焰直接加热钎料和钎剂， 以免钎剂过热失效。
钎焊接头性能测试
1) 测试条件
铝电磁线1线规为4.25x9mm，纯铝牌号L广L" 黄铜连接件3母材料为18普通六角黄铜棒H62， 钎焊搭接面积9xl5 = 135mm2,
2) 接头抗拉强度为59.7MPa，与铝电磁线抗拉强度基本相同。
3) 接头电阻测试铝铜接头电阻值=21.8微欧 < 铝电磁线电阻值-33.1微欧。
4) 接头耐温度变化性能测试将钎焊铝铜接头试样，进行加热循环， 即室温—加热到155'C—保温5h —降到室温，再加热到155。C,......这样
连续加热循环5次后，取出试样做拉伸试验。
结果钎焊铝铜接头试样抗拉强度没有异常情况，为59.1MPa,拉伸 试样均在铝线断裂。
5) 接头耐高温性能试验将铝铜接头试样，加热到300'C，并保温2h。 冷却到室温后做抗拉强度试验，结果钎焊接头在铝电磁线上断裂。接头耐高 温性能良好。综上所述，依据本发明钎焊的钎焊接头完全能够满足销导体电力变压器 线圏的铝电磁线和黄铜连接件的焊接要求。
权利要求
1.一种铝电磁线和黄铜的钎焊方法，包括铝电磁线和黄铜连接头，其特征在于先将黄铜连接件的表面经过电镀镀镍或化学镀镍处理，以增强钎料和黄铜连接件的连接强度和增强铝铜接头抗腐蚀性能，然后采用药芯式Al-Si硬钎料，药芯为无腐蚀性的氟铝酸钾钎剂，用火焰钎焊将铝电磁线和黄铜连接件镀镍表面部分进行搭接钎焊；钎焊时使用的药芯式Al-Si硬钎料主要成分的质量百分比依次为Si为9.0～13.0％，Cu＜4.70％，Zn＜0.20％，Mg＜0.15％，Mn＜0.15％，Fe＜0.8％，其它元素总量≤0.15％，Al为余量；钎剂主要成分为K3AlF6和KAlF4；钎料液相线为582～596℃，钎焊温度范围为582～604℃；其中，钎料和钎剂的重量比为4∶1～1∶1。
2. 根据权利要求l所述的销电磁线和黄铜的钎焊方法，其特征在于所述的 Cu<2.70%。
3. 根据权利要求l所述的铝电磁线和黄铜的钎焊方法，其特征在于所述的 钎料和钎剂的重量比3.5:1-2:1。
全文摘要
一种铝电磁线和黄铜的钎焊方法，包括铝电磁线和黄铜连接头，先将黄铜连接件的表面经过电镀镀镍或化学镀镍处理，以增强钎料和黄铜连接件的连接强度和增强铝铜接头抗腐蚀性能，该镀镍层能够隔离铝原子和铜原子，防止其相互扩散，并形成脆性金属间化合物层，使铝铜接头强度降低，然后采用药芯式Al-Si硬钎料，药芯为无腐蚀性的氟铝酸钾钎剂，用火焰钎焊将铝电磁线和黄铜连接件镀镍表面部分进行搭接钎焊。钎焊时使用的药芯式Al-Si硬钎料主要成分的质量百分比依次为Si为9.0～13.0％，Cu＜4.70％，Zn＜0.20％。采用本发明焊接的铝电磁线和黄铜连接件的接头，接头抗拉强度与铝电磁线的抗拉强度基本相同。
文档编号C25D21/12GK101537521SQ20091014053
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者燕 刘, 区富洋, 易吉良, 温立民 申请人:顺特电气有限公司