钎料对电阻钎焊银触点强度及电阻的影响有哪些-casino plus

概述

电触点是高低压电器中导电系统的关键元件，在电能的输配转换、控制与调节过程中起着举足轻重的作用。为了保证触点使用的可靠性，必须实现触头与触桥间有效的连接，而钎焊是目前国内外实现这种连接的主要方式。作为触头和触桥之间的连接层，钎料对钎焊触点的使用性能有重要的影响。 

目前触点的钎焊多采用银基或基钎料，其中最常见的是agcuzn和agcup钎料。agcuzn合金熔化温度较低，具有良好的流动性和浸润性，对许多金属都有良好的钎焊性；agcup合金流动性好、具有自钎性且价格较低，也是目前在生产中普遍应用的一种钎料。目前尚未有对这2种钎料的钎焊质量进行对比研究的报道，因此本文以常规cjx2－50接触器的触头为研究对象，分别以bag45cuzn和ag25cup为钎料，采用电阻钎焊的方式对agcdo12触头和h62铜触桥进行钎焊，从钎着率、抗剪强度及接触电阻三方面对2种钎焊触点的性能进行对比。 

一、试验材料与方法

试验用触头材料为内氧化法制备的agcdo12片材，规格为准7mm×1．65mm，其物理和力学性能列于表1。采用铜h62黄铜板，电阻率为6．6μω·cm，规格为36mm×1．0mm×3．0mm。所用钎料为ag25cup和bag45cuzn，其成分和性能列于表2，所用钎剂为qj102。

试验采用pw16q精密气动点焊机。钎焊前将石墨电极装在点焊机极臂上，并保证上下电极面平整。钎焊时先将h62铜板放在下电极上，钎料在钎剂中预浸后置于铜板待钎焊处的中心位置，将银触头待钎焊面朝下放于待焊处，将上电极压下接通电源加热，视钎料流淌情况（触头四周钎料流淌均匀时即为最佳）停止钎焊。 

采用西安交通大学研制的jtuis－iv超声成像无损检测仪进行钎接钎着率的测试，用电子万能试验机进行剪切试验，利用四端子法测量触点电阻。 

二、试验结果及分析

2．1钎焊触头钎着率的检测

表3所示为不同钎料钎焊触头钎着率的检测结果，可以看出2种钎料钎焊触点的钎着率均随着钎焊时间的延长而增大；若要达到相同的钎焊效果（钎着率相同），采用ag25cup钎料钎焊所需要的时间比用bag45cuzn钎料所需的时间要短，如采用ag25cuzn钎料钎焊13．5s时触头的钎着率为99．3％，而bag45cup钎料钎焊12．5s时触头的钎着率就为99．6％。由于ag25cup钎料的熔化温度低于bag45cuzn钎料，钎焊时在相同的加热状态下ag25cup钎料会先于bag45cuzn熔化、流动填充钎焊间隙，因此采用ag25cup钎料钎焊的时间略短于bag45cuzn钎料。

2．2剪切试验

对采用不同钎料钎焊的触点分别进行剪切试验，并记录其最大剪切力，结果如图1所示。

从图1可以看出，2种钎料钎焊的触点的结合强度均随钎着率的增大而提高，其中bag45cuzn钎料钎焊的触点强度随钎着率的增大近似呈直线增加；在钎着率<99％的触点中，采用ag25cup钎料钎焊的触点的抗剪强度明显大于bag45cuzn钎料钎焊触点的；随着钎着率的增大，2种钎料钎焊触点的强度差异逐渐减小，钎着率接近100％时不同钎料钎焊的触点强度基本相同。在钎着率较低时，钎焊层中的未焊透、孔洞等缺陷较多，这些缺陷会使触点钎焊面的接触面积减小，结合强度下降，钎着率接近100％时，钎焊层主要为均匀填充的钎料，因而强度较高。bag45cuzn钎料钎焊的触点中，不同钎着率的触点强度差别大于ag25cup钎焊的触点，因此可以说缺陷对bag45cuzn钎料钎焊触点强度的影响大于ag25cup钎料钎焊的触点。 

2．3接触电阻测试

2种钎料钎焊的触点在不同压力下的电阻测试结果如图2所示，随着压力的不断增大，2种钎料钎焊的触点的电阻值均以先快后慢的方式下降：压力从10n增大至200n时，电阻呈直线下降，之后下降幅度趋缓，压力达到1000n以上时逐渐趋于稳定，压力在1400~2000n之间时接触电阻基本无变化。对比不同钎料钎焊触点的电阻变化曲线可以发现，对于ag25cup钎料钎焊的触点，不同钎着率触点间的电阻差异较小，而bag45cuzn钎料钎焊的触点，钎着率对触点的电阻影响较大，这说明未焊透、孔洞等缺陷对bag45cuzn钎料钎焊触点的电阻影响更大一些，这与剪切试验中缺陷对结合强度的影响效果相符。

在agcdo触头和黄铜的电阻恒定的条件下，钎焊触头的电阻差异主要是由钎焊层引起的，通过计算得到钎焊agcdo触头及黄铜的电阻值之和为6．02μω，将实际测得的触头在稳态的电阻值减掉agcdo和黄铜的电阻之和作为触点焊焊层的电阻，对比不同钎料钎焊触点钎焊层的电阻，如图3所示。

从图3可以看出，对于同一种钎料钎焊的触点，钎焊层的电阻值均随触点钎着率的增大而降低，即钎料熔渗的面积越大、钎焊层缺陷越少，触点的电阻越低。对于不同钎料钎焊的触点，在钎着率相近的情况下，ag25cup钎料钎焊触点钎焊层的电阻要大于bag45cuzn钎焊触点的，对钎着率较高的触点，电阻值的差异更为明显。随着钎着率的升高，钎料逐渐均匀地填充钎缝，由未焊透、孔洞等缺陷导致的电阻差异减小，接触层的电阻主要由钎料本身决定，而ag25cup钎料的电阻高于bag45cuzn钎料的，因此对钎着率在95％以上的触点，ag25cup钎料钎焊触点的电阻明显高于bag45cuzn钎焊触点的。 

三、结论

（1）要达到相同的钎焊效果，采用ag25cup钎料钎焊所需的时间稍短于bag45cuzn钎料的。

（2）2种钎料钎焊触点的结合强度均随钎着率的增大而提高，其中ag25cup钎料钎焊触点的强度高于bag45cuzn钎料钎焊触点的，这种差异随触点钎着率的增大而减小。

（3）2种钎料钎焊触点的接触电阻均随压力增大呈先快后慢的下降趋势，钎着率对bag45cuzn钎料钎焊触点的强度及电阻的影响大于ag25cup钎焊触点的。

（4）在钎着率相近的条件下，ag25cup钎料钎焊触点的电阻要大于bag45cuzn钎料钎焊触点的。对钎着率在95％以上的触点，钎焊层电阻的差异主要是由钎料引起的，因此不同钎料钎焊触点的电阻差异更为明显。