豆丁网系统升级中-- 豆丁网铜热浸镀铝工艺及其界面研究--《大连理工大学》2009年硕士论文
铜热浸镀铝工艺及其界面研究
【摘要】：
铜/铝复合材料不仅具有铜的导电、导热率高、易钎焊、接触电阻低和外表美观等优点,也具有铝的质轻、经济等优点。因此可广泛用于电子、电器、电力、冶金设备、机械、汽车、能源和生活用具等各个领域。但目前铜/铝复合材料的各种生产方法存在工艺难以控制、界面结合层过厚、复合强度不高等问题。针对上述问题,本研究通过引进铜热浸镀铝工艺实现了铜/铝复合板的良好结合。
铜热浸镀铝工艺及界面性能的研究包括:铜预处理工艺、助镀剂的选择、助镀剂反应、镀层厚度变化动力学分析、弯曲性能测试和铜/铝复合材料导电性能等几方面的内容。试验结果表明铜热浸镀铝的最佳助镀剂工艺为2%KF水溶液在30-40℃进行助镀。对结合界面的元素含量进行分析,推导得出助镀剂与高温铝液的反应方程式。另外,涂覆有KF助镀剂的铜片XRD结果也表明助镀剂在热浸镀过程中与高温铝液反应,最终生成AlF_2气体挥发,因此在XRD结果中只含有Cu、Al、CuAl_2三相。对结合层的铜/铝扩散动力学分析得出,在助镀剂的作用下,铜在铝液内的扩散速度远远低于铜/铝桶温度下的扩散速率。同时,铜/铝导电率的计算结果为ρ=1.758×10~(-2)～1.767×10~(-2)O~*mm~2/m,完全符合铜/铝复合线材的标准要求。当热浸镀时间一定时,随着热浸镀温度的升高,镀层合金层厚度增加。当热浸镀温度保持在700℃时,合金层厚度与时间成正比。对结合层的结合强度进行弯曲测试分析,表明助镀剂极大的改善了铜表面的活性,获得了良好的铜铝结合界面。
铜片热浸镀铝的研究为铜/铝复合材料的进一步开发应用提供了必要的试验数据,同时对开发新的复合材料制备工艺具有指导意义。
【关键词】：
【学位授予单位】：大连理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【分类号】：TG174.443【目录】：
Abstract5-8
1.1 铜铝复合材料的背景8-9
1.2 铜铝双金属复合材料的发展应用9-17
1.2.1 铜铝线材的发展与应用9-14
1.2.2 铜铝过渡排的发展与应用14-17
1.3 热浸镀铝生产及研究现状17-20
1.3.1 热浸镀的发展背景17
1.3.2 热浸镀铝工艺及机理17-18
1.3.3 热浸镀铝的性能18-20
1.4 本课题的主要研究内容20-21
2 热浸镀铝的基础知识21-28
2.1 基体预处理21-24
2.1.1 预处理目的和作用21
2.1.2 预处理工艺流程21-24
2.2 水溶液助镀剂的选择24-25
2.2.1 水溶液助镀剂作用及机理24-25
2.2.2 水溶液助镀剂的选择25
2.3 界面物理化学反应25
2.4 镀层影响因素25-28
2.4.1 钢材的化学成分对其镀铝性的影响25-26
2.4.2 铝液的化学成分对钢基体镀铝性的影响26-28
3 铜热浸镀铝实验研究28-31
3.1 铜材预处理28-29
3.2 助镀剂的配制29
3.3 热浸镀工艺参数选择29-30
3.4 测试方法30-31
4 实验结果分析31-45
4.1 助镀剂的影响31-32
4.2 铜/铝界面形貌及扩散分析32-41
4.3 温度、时间对结合层厚度的影响41-43
4.4 导电性能分析43
4.5 本章小结43-45
结论与展望45-47
5.1 结论45-46
5.2 展望46-47
参考文献47-50
攻读硕士学位期间发表学术论文情况50-51
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