论文部分内容阅读
Cu/Al复合电力金具实现Cu引出端子与Al导线的连接,是变电所及发电厂输变电线路中常用的基础零部件。目前,Cu/Al复合电力金具制备已有较成熟的工艺,但都存在这样那样的缺点,新技术新工艺的开发仍受到广泛关注；同时,在高电压、大电流条件下长期服役过程中,易造成Cu/Al复合电力金具界面结构老化,导致可靠性减低,甚至失效,因此该类复合金具的界面热稳定性研究也是一个重要课题。本文采用Al表面两步浸Zn层或化学镀Ni-P层后电镀Cu制备Cu/Al复合材料,探讨热时效中两种不同中间层Cu/Al复合材料界面特性及电阻率的变化规律,综合评价Cu/Al复合材料的界面热稳定性。以浸Zn层为中间层制备Cu/Al复合材料时,浸Zn层乃至镀Cu层表面质量取决于Al基材表面碱蚀状态。当碱蚀液浓度降为5 g/L时,Al基材表面粗糙度适中,无大而深的腐蚀坑,浸Zn层覆盖率高达95%以上,电镀Cu层完全连续,表面平整。以化学镀Ni-P层为中间层制备Cu/Al复合材料时,碱镀5 min再经酸性镀25 min后,Al材表面形成厚约5μm的Ni-P合金镀层,该镀层结构致密,晶粒尺寸均匀,表面粗糙度低。其表面电镀Cu层质量优良。浸Zn层对热时效过程中Cu/Al复合材料界面扩散与反应有明显的抑制作用。473 K保温360 h,Zn仍富集于Cu/Al界面,无界面扩散。573 K以上热处理,Zn层溶入Cu、Al中,逐渐失去了对Cu/Al界面扩散与反应的抑制作用。Cu原子向Al中扩散形成CuAl2金属间化合物(IMC)层,最终形Cu9Al4/CuAl/CuAI2(从Cu侧到Al侧)三层结构的Cu-Al IMCs反应产物层,导致Cu/Al复合材料电阻率急剧增加。化学镀Ni-P合金层结构稳定,即使经673 K保温360 h的热时效,Ni-P中间层保持完好,Cu/Al界面被完全隔开,无界面扩散过程发生,复合材料的电阻率基本不变,界面热稳定性显著提高。