CN115302125A - 一种用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115302125A CN115302125A CN202210881568.3A CN202210881568A CN115302125A CN 115302125 A CN115302125 A CN 115302125A CN 202210881568 A CN202210881568 A CN 202210881568A CN 115302125 A CN115302125 A CN 115302125A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal particles
- joint
- melting
- connecting cavity
- core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910020830 Sn-Bi Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 229910018728 Sn—Bi Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 238000005219 brazing Methods 0.000 title claims description 38
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 45
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 15
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 13
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 12
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 31
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 238000003892 spreading Methods 0.000 abstract description 7
- 230000007480 spreading Effects 0.000 abstract description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 239000003832 thermite Substances 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000011012 sanitization Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
- B23K35/262—Sn as the principal constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于线芯接头连接的Sn‑Bi系低熔点钎料及其制备方法和应用，由Sn、Bi、Cu、Al组成，所述钎料合金中各成分按质量百分比为：Bi 19.4％，Al 0.8％，Cu 0.7％～2％，余量为Sn。本发明材料对环境污染小，成本造价低，具有较低熔点，通过添加铜、铝等元素，可以改善Sn‑Bi钎料的导电率、力学性能、润湿铺展性能及抗氧化能力等。
Description
技术领域
本发明属于电缆中间接头连接技术领域，具体涉及到一种用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着城市现代化水平的不断提高，导致架空输电线路逐渐向地下电力电缆发展。作为输电线路的重要组成部分—交联聚乙烯绝缘电缆，因其优越的机械和绝缘性能得以迅速发展。但是在电力传输过程中，电缆接头是最薄弱的环节之一，其中接头发热是电缆接头发生故障的根源所在，究其原因是由于现阶段中间接头连接工艺的不完善造成的。
电缆接头由于操作人员对压接力的不可控、接头微动摩擦、接头氧化等因素造成了线芯导体与连接管处存在较大的接触电阻。而接触电阻的存在，使电缆导体通过的电流在接头部位收缩，当电流密度增大，电磁损耗增加，接头部位的温度也开始升高，最后接头发生电场畸变或者被击穿。
新型的电缆导体连接所使用的原理是铝热反应，把已加热、熔化的铜合金倒入连接部位，通过高温实现电连接，铝热反应不需要经过外部的热源。但是其方法在施工过程中存在剧烈放热过程，而施工时散热方式有限，对绝缘层等电缆附件无法避免出现一定的损伤。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
本发明的其中一个目的是提供一种用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料，对环境污染小，成本造价低，具有较低熔点，通过添加铜、铝等元素，可以改善Sn-Bi钎料的导电率、力学性能、润湿铺展性能及抗氧化能力等。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料，由Sn、Bi、Cu、Al组成，所述钎料合金中各成分按质量百分比为：Bi19.4％，Al 0.8％，Cu 0.7％～2％，余量为Sn。
作为本发明用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料的一种优选方案，其中：所述钎料合金中各成分按质量百分比为：Bi 19.4％，Al 0.8％，Cu 0.7％，余量为Sn。
作为本发明用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料的一种优选方案，其中：所述钎料合金中各成分按质量百分比为：Bi 19.4％，Al 0.8％，Cu 1.5％，余量为Sn。
本发明的另一个目的是提供如上述任一项所述的用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料的制备方法，包括，
将Sn金属颗粒、Cu金属颗粒、Bi金属颗粒、Al金属颗粒按照配比称取所需质量，将各组分清洗、烘干；
将Sn金属颗粒和Cu金属颗粒在真空环境下熔融，倒入模具得到合金A；
将Bi金属颗粒和Al金属颗粒与合金A在真空环境下熔融，倒入模具得到钎料合金。
作为本发明用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料的制备方法的一种优选方案，其中：所述Sn金属颗粒、Cu金属颗粒、Bi金属颗粒、Al金属颗粒的纯度不低于99.8％。
作为本发明用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料的制备方法的一种优选方案，其中：所述将Sn金属颗粒和Cu金属颗粒在真空环境下熔融，熔融温度为900～950℃；
其中，待材料完全融化后，保温1小时，每隔10分钟搅拌一次。
作为本发明用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料的制备方法的一种优选方案，其中：所述将Bi金属颗粒和Al金属颗粒与合金A在真空环境下熔融，熔融温度为500～550℃；
其中，待材料完全融化后，保温30分钟，每隔10分钟搅拌一次。
本发明的另一个目的是提供如上述任一项所述的用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料在电缆线芯接头钎焊中的应用，所述钎焊方法在模具内实现，所述模具具有容纳熔融钎料的连接腔；
将端部涂抹助焊剂的电缆接头线芯置于所述连接腔内；
将熔融钎料置于所述连接腔内；
加热模具使连接腔金属间反应；
停止加热，并对模具进行冷却，取模并继续对接头进行冷却，酒精清洗，并打磨接头表面至光滑。
作为本发明用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料在电缆线芯接头钎焊中的应用的一种优选方案，其中：所述模具具有与所述腔连通的线孔，所述线孔至少设置两个；
所述电缆接头线芯置于所述连接腔内，将电缆接头线芯分别置于所述线孔内，所述电缆接头线芯的端部位于所述连接腔内；
其中，于所述连接腔内的所述电缆接头线芯的端部之间留有间隙。
作为本发明用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料在电缆线芯接头钎焊中的应用的一种优选方案，其中：所述模具还具有与所述连接腔连通的进料孔；
所述将熔融钎料置于所述连接腔内，将所述熔融钎料穿过所述进料孔至所述连接腔内。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明材料对环境污染小，成本造价低，具有较低熔点，通过添加铜、铝等元素，可以改善Sn-Bi钎料的导电率、力学性能、润湿铺展性能及抗氧化能力等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施例1～5得到的钎料合金的电导率测试结果对比图；
图2为本发明实施例1～5得到的钎料合金的铺展面积测试结果对比图；
图3为本发明实施例6中模具的整体结构示意图；
图4为本发明实施例6中电缆接头线芯置于模具内的示意图；
图5为本发明实施例6中模具内部的结构示意图；
图6为本发明实施例6得到的中间接头的接触电阻测试结果对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
本实施例提供了一种Sn-Bi系无铅钎料，各组分按质量百分比为Bi 19.4％，Al0.8％，Cu 0.7％，余量为Sn。
(1)将含量大于99.8％的Sn金属颗粒、Cu金属颗粒、Bi金属颗粒、Al金属颗粒按照配比称取所需质量，各组分清洗5min，做烘干处理；
(2)称取Sn 79.1g，Cu 0.7g，放入清理后的石墨坩埚，在真空环境下的井式熔炉内进行熔融，设置温度900℃～950℃，待材料完全融化后，保温1个小时，每隔10分钟搅拌一次，保证成分均匀；倒入模具得到合金A。
(3)称取Bi 19.4g，Al 0.8g，与合金A在井式熔炉内进行熔融，温度设置为500℃～550℃，待材料完全融化后，保温30分钟，每隔10分钟搅拌一次，倒入模具得到本实施的钎料合金。
实施例2
本实施例提供了一种Sn-Bi系无铅钎料，各组分按质量百分比为Bi 19.4％，Al0.8％，Cu 1.5％，余量为Sn。
(1)将含量大于99.8％的Sn金属颗粒、Cu金属颗粒、Bi金属颗粒、Al金属颗粒按照配比称取所需质量，各组分清洗5min，做烘干处理；
(2)称取Sn 78.3g，Cu 1.5g，放入清理后的石墨坩埚，在真空环境下的井式熔炉内进行熔融，设置温度900℃～950℃，待材料完全融化后，保温1个小时，每隔10分钟搅拌一次，保证成分均匀；倒入模具得到合金A。
(3)称取Bi 19.4g，Al 0.8g，与合金A在井式熔炉内进行熔融，温度设置为500℃～550℃，待材料完全融化后，保温30分钟，每隔10分钟搅拌一次，倒入模具得到本实施的钎料合金。
实施例3
本实施例提供了一种Sn-Bi系无铅钎料，各组分按质量百分比为Bi 19.4％，Al0.8％，Cu 2.0％，余量为Sn。
(1)将含量大于99.8％的Sn金属颗粒、Cu金属颗粒、Bi金属颗粒、Al金属颗粒按照配比称取所需质量，各组分清洗5min，做烘干处理；
(2)称取Sn 77.8g，Cu 2.0g，放入清理后的石墨坩埚，在真空环境下的井式熔炉内进行熔融，设置温度900℃～950℃，待材料完全融化后，保温1个小时，每隔10分钟搅拌一次，保证成分均匀；倒入模具得到合金A。
(3)称取Bi 19.4g，Al 0.8g，与合金A在井式熔炉内进行熔融，温度设置为500℃～550℃，待材料完全融化后，保温30分钟，每隔10分钟搅拌一次，倒入模具得到本实施的钎料合金。
实施例4
本实施例提供了一种Sn-Bi系无铅钎料，各组分按质量百分比为Bi 19.4％，Al0.8％，Cu 2.5％，余量为Sn。
(1)将含量大于99.8％的Sn金属颗粒、Cu金属颗粒、Bi金属颗粒、Al金属颗粒按照配比称取所需质量，各组分清洗5min，做烘干处理；
(2)称取Sn 77.3g，Cu 2.5g，放入清理后的石墨坩埚，在真空环境下的井式熔炉内进行熔融，设置温度900℃～950℃，待材料完全融化后，保温1个小时，每隔10分钟搅拌一次，保证成分均匀；倒入模具得到合金A。
(3)称取Bi 19.4g，Al 0.8g，与合金A在井式熔炉内进行熔融，温度设置为500℃～550℃，待材料完全融化后，保温30分钟，每隔10分钟搅拌一次，倒入模具得到本实施的钎料合金。
实施例5
本实施例提供了一种Sn-Bi系无铅钎料，各组分按质量百分比为Bi 19.4％，Al0.8％，Cu 3.0％，余量为Sn。
(1)将含量大于99.8％的Sn金属颗粒、Cu金属颗粒、Bi金属颗粒、Al金属颗粒按照配比称取所需质量，各组分清洗5min，做烘干处理；
(2)称取Sn 76.8g，Cu 3.0g，放入清理后的石墨坩埚，在真空环境下的井式熔炉内进行熔融，设置温度900℃～950℃，待材料完全融化后，保温1个小时，每隔10分钟搅拌一次，保证成分均匀；倒入模具得到合金A。
(3)称取Bi 19.4g，Al 0.8g，与合金A在井式熔炉内进行熔融，温度设置为500℃～550℃，待材料完全融化后，保温30分钟，每隔10分钟搅拌一次，倒入模具得到本实施的钎料合金。
对实施例1～5得到的钎料合金进行性能测试。测试方法如下：
熔点测试：采用NETZSCH STA 449F3差式扫描量热仪测量熔化温度，测试合金样品约20g，测试前需对样品进行丙酮和超声波清洗，去处表面氧化物，其次再用600目砂纸打磨后酒精清洗干净、晾干，最后放入设备中进行测量，整个实验过程需要通入保护气体。实验设备升温范围控制在为20～250℃，升温速率设置为10℃/min。
电学性能：采用日本ULVAC公司成产的电导率测试装置，该装置用四点探针法测量金属材料的性能，首先将样品制备成直径为6mm，高为10mm的圆柱形样品。
力学性能：根据国标GB/T 228.1-2010规定制作拉伸标准件。采用长春试验机研究所的CSS-44100拉伸试验机进行测试。
Cu基界面铺展面积：①将线切割制备好的20mm*20mm*2mm T3紫铜片先用砂纸抛光打磨，其次用丙酮、酒精超声清洗表面，最后晾干备用；②称取钎料2g，在加热平台上制成球形钎料；③加热平台到280℃预热，将T3紫铜片涂抹助焊剂后，将球形钎料放到基材中央，进行润湿性试验；④对润湿样品进行拍照，最后利用Image-Pro Plus对式样进行计算铺展面积。
熔点和抗拉强度测试结果如表1所示，电导率测试结果如图1所示，铺展面积测试结果如图2所示。
表1
通过实验发现，所制得的Sn-Bi系合金对于Cu元素添加，在电导率、铺展润湿性、抗拉强度上得到一定的改善，结合低熔点线芯连接工艺可以完成对电缆接头的连接。Al元素的添加为了阻止钎料的氧化。
最终电缆中间接头性能主要考虑在电气性能方面，所以优先筛选出对电学性能影响较大的电导率及铺展面积。
由图1和图2可知，由于0.7％Cu的含量使得钎料在该范围内具有最大铺展面积且电导率优异；1.5％Cu的含量使得钎料在该范围内具有最大电导率以弥补润湿性的劣势，因此，Sn-19.4Bi-0.7Cu-0.8Al和Sn-19.4Bi-1.5Cu-0.8Al为可能有利于接头连接的材料。
实施例6
将实施例1～5得到的钎料合金应用于电缆中间接头的钎焊连接，本实施例的钎焊连接方法采用一种连接模具，如图3～5所示，该模具100由形状相同的A模101和B模102构成，A模101和B模102连接后所形成的模具100，其内部具有连接腔N1、线孔N2和进料孔N3，也即，A模101和B模102表面均开设半个连接腔N1、半个线孔N2和半个进料孔N3的槽；线孔N2至少开设两个，线孔N2、进料孔N3均与连接腔N1连通；连接腔N1、线孔N2和进料孔N3均为圆柱形，其中连接腔N1的直径略大于线孔N2直径，而进料孔N3的直径则尽可能小；
其中，模具100外表面位于进料孔N3的端部开设朝向连接腔N1收缩的锥形的浇道口N4，钎料能够从浇道口N4进入连接腔N1内。
在本实施例中，钎焊操作时，将A模101和B模102打开，将同相的两个电缆线芯分别置于A模101表面的半个线孔N2内，使两个电缆线芯的端部位于连接腔N1内，且使两个电缆线芯的端部之间留有一定的间隙；因此，连接腔N1具有沿电缆线芯轴向的长度。
电缆线芯安装完毕后，将B模102与A模101组装、紧固，为了实现相对密封，在安装电缆线芯时，在电缆线芯外侧套接密封件，该密封件可以是橡胶圈、热缩管等现有技术，当B模102与A模101组装时，能够压紧密封件实现电缆线芯处的密封。
B模102与A模101组装后，浇道口N4呈现完整状态，将钎料导入浇道口N4内，穿过浇道口N4、进料孔N3进入连接腔N1内，由于钎焊时，需要维持一定的高温环境，可以直接对模具100进行加热，例如将模具100置于加热平台上，使连接腔N1内的钎料融化。
本实施例中提供另一种加热方式，在A模101和B模102内均设置加热棒103，将加热棒103沿连接腔N1的周向均匀分布，以使连接腔N1内受热均匀。
采用的钎焊连接方法包括如下步骤：
(1)选取10kV电缆，其本导体截面整体为圆形，由扇形单线绞制而成，电缆型号为120mm2，线缆本导体直径为13mm；
(2)模具内腔的直径设置为16mm，接头长度为30mm及间隙1mm的相同条件下制作接头；
(3)对电缆单相的第一电缆端头、第二电缆端头进行预处理，去除所述第一电缆端头、所述第二电缆端头上的杂质、毛刺，并对其用酒精进行清洗后擦干，均匀涂抹助焊剂(L-2型助焊剂，购自广东金属研究院)；
(4)将电缆单相的第一电缆端头、第二电缆端头安装在所选用的模具内，使用橡胶圈等对电缆与模具接触面进行密封准备，合上模具使所述两端头线芯位置固定住；
(2)称取电缆Sn基钎焊材料60～80g，在熔炉内融化，温度保持在280～300℃，得到熔融钎料；
(5)通过加热棒对模具进行加热至230℃，对绝缘层附近的本导体处加载风机进行风冷，从模具浇道口处浇注熔融钎料填充模具内腔，等待内腔反应30s，并持续保温5min；
(6)停止加热，并对模具进行风冷至表面低于110℃，取模并继续对接头进行冷却，中间接头低于50℃即可进行表面酒精清洗，去除助焊剂反应残留，并打磨接头表面至光滑。所述电缆单相的第一电缆端头、第二电缆端头连接完成。
对得到的接头进行性能测试，方法为：
接触电阻测试：设备采用回路电阻测试仪对电缆中间接头进行测试。三组接头分别在200A电流输出下加载15s，读取数据，各测3次。
测试结果如图6所示，由图6可以看出，随着钎料中Cu含量的增加，电缆中间接头的接触电阻呈现先降低后升高的趋势，在钎料中Cu含量为1.5％时，电缆中间接头的接触电阻最低为11.46μΩ。
实施例7
在实施例6的基础上对Al含量进行调整，试验发现Al的少量添加是为了改善其材料的抗拉强度，但是Al本身会导致材料的润湿性能下降，将Al含量调整至高于0.8％含量后，对电缆的接触电阻会有负面影响。
本发明的一种Sn-Bi系无铅钎料合金是适用于铜系电缆线芯接头的钎焊材料，电导率较好，满足线芯接头的低电阻要求；高润湿性对电缆线芯缝隙的填充及抗拉强度可以满足电缆接头的力学性能。熔点较低，可以满足接头焊接过程中对两侧的传热要求，不对电缆绝缘层产生伤害。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料，其特征在于：由Sn、Bi、Cu、Al组成，所述钎料合金中各成分按质量百分比为：Bi 19.4％，Al 0.8％，Cu0.7％～2％，余量为Sn。
2.如权利要求1所述的用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料，其特征在于：所述钎料合金中各成分按质量百分比为：Bi 19.4％，Al 0.8％，Cu 0.7％，余量为Sn。
3.如权利要求1所述的用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料，其特征在于：所述钎料合金中各成分按质量百分比为：Bi 19.4％，Al 0.8％，Cu 1.5％，余量为Sn。
4.如权利要求1～3中任一项所述的用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料的制备方法，其特征在于：包括，
将Sn金属颗粒、Cu金属颗粒、Bi金属颗粒、Al金属颗粒按照配比称取所需质量，将各组分清洗、烘干；
将Sn金属颗粒和Cu金属颗粒在真空环境下熔融，倒入模具得到合金A；
将Bi金属颗粒和Al金属颗粒与合金A在真空环境下熔融，倒入模具得到钎料合金。
5.如权利要求4所述的用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料的制备方法的制备方法，其特征在于：所述Sn金属颗粒、Cu金属颗粒、Bi金属颗粒、Al金属颗粒的纯度不低于99.8％。
6.如权利要求4或5所述的用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料的制备方法，其特征在于：所述将Sn金属颗粒和Cu金属颗粒在真空环境下熔融，熔融温度为900～950℃；
其中，待材料完全融化后，保温1小时，每隔10分钟搅拌一次。
7.如权利要求6所述的用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料的制备方法，其特征在于：所述将Bi金属颗粒和Al金属颗粒与合金A在真空环境下熔融，熔融温度为500～550℃；
其中，待材料完全融化后，保温30分钟，每隔10分钟搅拌一次。
8.如权利要求1～3中任一项所述的用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料在电缆线芯接头钎焊中的应用，其特征在于：所述钎焊方法在模具内实现，所述模具具有容纳熔融钎料的连接腔；
将端部涂抹助焊剂的电缆接头线芯置于所述连接腔内；
将熔融钎料置于所述连接腔内；
加热模具使连接腔金属间反应；
停止加热，并对模具进行冷却，取模并继续对接头进行冷却，酒精清洗，并打磨接头表面至光滑。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于：所述模具具有与所述腔连通的线孔，所述线孔至少设置两个；
所述电缆接头线芯置于所述连接腔内，将电缆接头线芯分别置于所述线孔内，所述电缆接头线芯的端部位于所述连接腔内；
其中，于所述连接腔内的所述电缆接头线芯的端部之间留有间隙。
10.如权利要求8或9所述的应用，其特征在于：所述模具还具有与所述连接腔连通的进料孔；
所述将熔融钎料置于所述连接腔内，将所述熔融钎料穿过所述进料孔至所述连接腔内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210881568.3A CN115302125B (zh) | 2022-07-26 | 2022-07-26 | 一种用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210881568.3A CN115302125B (zh) | 2022-07-26 | 2022-07-26 | 一种用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115302125A true CN115302125A (zh) | 2022-11-08 |
| CN115302125B CN115302125B (zh) | 2023-12-05 |
Family
ID=83858763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210881568.3A Active CN115302125B (zh) | 2022-07-26 | 2022-07-26 | 一种用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115302125B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH155534A (de) * | 1931-06-18 | 1932-06-30 | Strasser Friedrich | Lötmetall für Aluminium und seine Legierungen. |
| CN101348875A (zh) * | 2008-06-04 | 2009-01-21 | 厦门市及时雨焊料有限公司 | 一种锡铋铜型低温无铅焊料合金 |
| CN102371438A (zh) * | 2011-10-17 | 2012-03-14 | 上海交通大学 | Sn-Cu-Bi-Al无铅焊料 |
| CN104384746A (zh) * | 2014-09-20 | 2015-03-04 | 明光旭升科技有限公司 | 一种低熔点无铅焊锡颗粒及其制备方法 |
| CN104985350A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-10-21 | 北京康普锡威科技有限公司 | 一种Sn-Bi/Cu无铅复合焊接材料 |
| JP2016026884A (ja) * | 2014-07-02 | 2016-02-18 | 住友金属鉱山株式会社 | 中低温用のＢｉ−Ｓｎ−Ａｌ系はんだ合金及びはんだペースト |
| US20180036798A1 (en) * | 2015-05-29 | 2018-02-08 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Bonding member and bonding method |
| CN210926353U (zh) * | 2019-11-11 | 2020-07-03 | 沈阳国联电缆附件制造有限公司 | 一种熔接式电缆中间接头及用于焊接其的焊接模具 |
-
2022
- 2022-07-26 CN CN202210881568.3A patent/CN115302125B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH155534A (de) * | 1931-06-18 | 1932-06-30 | Strasser Friedrich | Lötmetall für Aluminium und seine Legierungen. |
| CN101348875A (zh) * | 2008-06-04 | 2009-01-21 | 厦门市及时雨焊料有限公司 | 一种锡铋铜型低温无铅焊料合金 |
| CN102371438A (zh) * | 2011-10-17 | 2012-03-14 | 上海交通大学 | Sn-Cu-Bi-Al无铅焊料 |
| JP2016026884A (ja) * | 2014-07-02 | 2016-02-18 | 住友金属鉱山株式会社 | 中低温用のＢｉ−Ｓｎ−Ａｌ系はんだ合金及びはんだペースト |
| CN104384746A (zh) * | 2014-09-20 | 2015-03-04 | 明光旭升科技有限公司 | 一种低熔点无铅焊锡颗粒及其制备方法 |
| US20180036798A1 (en) * | 2015-05-29 | 2018-02-08 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Bonding member and bonding method |
| CN104985350A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-10-21 | 北京康普锡威科技有限公司 | 一种Sn-Bi/Cu无铅复合焊接材料 |
| CN210926353U (zh) * | 2019-11-11 | 2020-07-03 | 沈阳国联电缆附件制造有限公司 | 一种熔接式电缆中间接头及用于焊接其的焊接模具 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 吕阳: "石墨烯和Bi的添加对Sn-0.7Cu无铅焊料组织及性能的影响研究", 中国硕士论文全文数据库, pages 49 - 71 * |
| 李吉东;杨文超;李逸泰;湛永钟;冯均利;吴景武;: "Al和Cu对Sn-20Bi合金组织、导电率与抗腐蚀性的影响", 广西大学学报(自然科学版), no. 05 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115302125B (zh) | 2023-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101633170B1 (ko) | 땜납, 알루미늄 전선체 및 그것을 사용한 모터 | |
| CN115319221A (zh) | 一种基于Sn基材料的电缆线芯接头钎焊方法 | |
| EP3031567A1 (en) | Lead-free solder alloy | |
| CN115302125A (zh) | 一种用于线芯接头连接的Sn-Bi系低熔点钎料及其制备方法和应用 | |
| JP2008169461A (ja) | 太陽電池用はんだめっき線及びその製造方法 | |
| CN103978319B (zh) | 一种用于制作压敏电阻器的无铅焊料 | |
| JP4762701B2 (ja) | 配線用電線導体およびそれを用いた配線用電線 | |
| CN110560814A (zh) | 一种耐低温碳纤维与铜导线的焊接方法 | |
| KR101638600B1 (ko) | 알루미늄 합금 유연성 전선, 케이블 및 접속 단자의 제조와 접속방법 | |
| JPS6164834A (ja) | 耐熱高力高導電性銅合金 | |
| CN114334234A (zh) | 采用半导电覆膜的铝塑复合带及其制备方法 | |
| CN111390424A (zh) | 镀锡铜带镀层防氧化焊料合金及其制备方法 | |
| CN108511129A (zh) | 一种耐热压紧型架空电缆及其制备方法 | |
| Yan et al. | Study on Cu particles-enhanced SnPb composite solder | |
| CN113689970B (zh) | 电动汽车充电用抗曲挠铝合金电缆及其制备方法 | |
| CN217606579U (zh) | 异型绝缘电线、线圈和电子/电气设备 | |
| JP6803107B1 (ja) | プリフォームはんだ及び該プリフォームはんだを用いて形成されたはんだ接合体 | |
| JP2014210955A (ja) | 太陽電池モジュールコネクタ用銅合金錫めっき材及びそれを用いたジャンクションボックス | |
| KR102291298B1 (ko) | 통전용 부스바 | |
| JPS61174344A (ja) | リ−ドフレ−ム用銅合金 | |
| CN114871635B (zh) | 一种铜磷锡焊片及其制备方法 | |
| CN114783647B (zh) | 一种碳纤维稀土镁合金电缆及其制备方法 | |
| CN117139917B (zh) | 一种汽车玻璃用无铅焊料及其制备方法和应用 | |
| CN110144494A (zh) | 一种高性能护套用铅基合金及其制备方法 | |
| CN111816364B (zh) | 一种铝合金超导电缆及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |