[发明专利]一种电化学腐蚀试验用低碳钢、紫铜导线的低温连接方法

说明书

【技术领域】

本发明属于金属连接领域，具体涉及一种电化学腐蚀试验用低碳钢、紫铜导线的低温连接方法。

【背景技术】

为了研究金属材料，尤其是碳钢等黑色金属材料的电化学腐蚀过程发生的原因及规律，常采用电化学腐蚀试验，进行极化曲线测量。一般需用石蜡对试样进行蜡封，在试样上留出1cm²面积进行测试，此外，试样还需采用导线与电化学工作站进行连接，连接接头金属的暴露位置同样需要进行蜡封。

在对碳钢等铁基材料进行制样的过程中，往往需要将铁基材料与紫铜导线进行连接。在金属连接过程中，尤其是在非承载结构的连接中，常常采用钎焊进行连接。钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。既能够保证接头质量，又能够保证连接工艺基本不影响母材性能。目前常用的连接方式除焊接外，还存在压接、钻孔等连接方式。压接则主要依靠机械力对试样间进行材料的物理连接，其电阻率往往由于压接力的不同、卡具不同而存在较大差异，从而导致极化曲线的差异；钻孔连接同样存在重复性差、连接电阻率不稳定等缺陷。因此，采用焊接方式，最为可靠，而钎焊由于其设备小巧、连接稳定、连接头电阻率低等优势，成为最为适宜导通接头的连接方式。

美国焊接学会（AWS）规定，当钎料液相线温度高于450℃，属于硬钎焊，低于450℃，则属于软钎焊，而我国一般以350℃作为分界线。对于碳钢等材料连接，通常采用电弧焊、硬钎焊进行连接，此类连接方法焊接温度高，热影响区大，而且往往由于热源温度高，导致试样的烧蚀和涂层的破坏等。此外，由于热影响，还会造成晶粒长大、组织变化等现象，对测量材料的极化曲线的准确度造成一定影响。

针对碳钢母材，其相转变最低温度为727℃，因此，焊接过程若想基本不影响母材性能，应保证焊接温度低于727℃。因此若采用钎焊连接碳钢基体与紫铜导线，应满足焊接温度低于727℃。此外，碳钢材料的再结晶温度一般在0.4Tm，以Q235钢（A3钢亦属此类）为例，其碳含量在0.2左右，其熔点温度为1500℃左右（1495～1538℃），则再结晶温度在600℃左右，在此温度以下则不易出现新的等轴晶。

异种材料焊接以Cu母材与碳钢母材为例，如采用钎焊，则需钎料与两种母材均能润湿，并发生反应，生成化合物。现在针对上述两种母材，多采用电弧焊或硬钎焊方法。如《现代焊接》碳钢与紫铜的焊接工艺研究中，记述了采用Ag50CuZnCd钎料进行钎焊，钎焊温度＞800℃；此外，还有采用H62黄铜钎料进行焊接的。但上述钎料均为硬钎焊，不能满足保持原有母材相和组织的要求，若要保持碳钢组织，应将钎焊温度降低到600℃以下。而采用软钎焊则更为合适。但目前，仅铜基、镍基等材料可通过软钎焊进行连接。而碳钢与铜的软钎焊连接未见报道。

【发明内容】

为克服上述碳钢与紫铜通过传统工艺焊接过程中存在的不足，本发明提供了一种低温连接碳钢与紫铜异种材料的方法，降低了接头电阻率以及连接工艺对于母材的热影响，保证接头的良好性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种电化学腐蚀试验用低碳钢、紫铜导线的低温连接方法，包括制样和测试步骤，其中制样包括将试样与导线的低温连接，其中低温连接包括下述步骤：

1）.备样：将净化打磨后碳钢试样烘干后用电热板将碳钢试样预热并保持在240℃～260℃，并于碳钢试样上布撒混合钎剂和钎料；碳钢试样的上下表面为平行面，碳钢试样打磨的粗糙度为3.2微米以下。

2）.焊接导线：将经浸镀处理的紫铜导线同经步骤1）处理的碳钢试样接触，冷却至室温，即得。

本发明提供的一种电化学腐蚀试验用低碳钢、紫铜导线的低温连接方法中，碳钢母材的碳含量≤0.3%；采用的混合钎剂的熔点为180℃～249℃，混合钎剂由ZnCl₂和NH₄Cl组成，混合钎剂中NH₄Cl的质量百分比为16%～26%；钎料为软钎料中的Sn钎料或Sn-3.5Ag。