[发明专利]一种用于铜铝过渡线夹的耐腐蚀复合钎料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于铜铝过渡线夹的耐腐蚀复合钎料及其制备方法，所述复合钎料包括以下重量百分含量的原料：10％‑22％Al、0.3％‑0.6％Ag、0.4％‑1％Cu、0.05％‑0.2％稀土元素、0.01％‑0.12％石墨烯，其余为Zn。所述钎料的制备方法主要通过将石墨烯先粉碎成粉末，再与金属粉末混合均匀，最后通过真空热压烧结法混合均匀的金属原材料与石墨烯粉末的混合物进行高温烧结，烧结结束后冷却至室温，即得耐腐蚀的复合钎料。本发明所得的耐腐蚀复合钎料中加入适量的石墨烯，增加了共晶组织比例和细化了钎料的晶粒，从而提高了钎料的润湿铺展性和抗拉强度，石墨烯与钎料中的金属之间通过真空热压烧结，形成“层压结构”，阻隔了水、氧气等腐蚀介质的进入，从而提高了复合钎料的耐腐蚀性能。

技术领域

本发明属于钎料材料技术领域，具体涉及一种用于铜铝过渡线夹的耐腐蚀复合钎料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是由碳原子以sp²杂化连接的单原子层构成的，其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，其理论厚度仅为0.35nm，是目前所发现的最薄的二维材料。纳米级厚度的石墨烯拥有独特的物理化学性质，如石墨烯的强度是已测试材料中最高的，达130GPa，是钢的100多倍；其载流子迁移率达1.5×10⁴cm²·V^-1·s^-1，是目前已知的具有最高迁移率的锑化铟材料的2倍，超过商用硅片迁移率的10倍，在特定条件下(如低温骤冷等)，其迁移率甚至可高达2.5×10⁵cm²·V^-1·s^-1；石墨烯的热导率可达5×10³W·m^-1·K^-1，是金刚石的3倍；石墨烯还具有超强的耐腐蚀性能、室温量子霍尔效应及室温铁磁性等特殊性质，能够广泛应用于纳米材料、能源、生物医学、电学等领域。

在电能转换系统中有很多铜与铝连接的情况，这就要用到铜铝过渡线夹。该类线夹是在电力行业中应用广泛的典型的铜铝连接器件。铜铝过渡线夹多用于母线引下线与电气设备，如变压器、断路器、互感器、隔离开关、穿墙套管等的出线端子连接。使用铜铝过渡线夹，可以避免很多电导问题和电化学腐蚀等问题，是实现以铝代铜、节约铜材，从而降低输变电设备成本的有效手段。

铜铝过渡线夹一般通过钎焊的焊接方式将铜材和铝材进行连接，来实现有效可靠的铜铝过渡。但是钎焊所获得的铜铝过渡线夹在长期运行中会受到工况环境的因素影响，形成腐蚀损伤或应力损伤，从而造成线夹老化断裂，对设备及电网的安全运行造成极大隐患。因此，解决铜铝过渡线夹钎焊接头的腐蚀性能差和强度低问题是提升铜铝过渡线夹稳定运行能力的关键。Zn-Al基钎料是钎焊工艺中应用较为成熟的钎料，由于Zn元素和Al元素的腐蚀电位都比较小，在环境中易发生腐蚀。在钎焊过程中，Zn-Al基钎料与铜基板或铝基板易发生反应，形成CuAl₂脆性相，影响铜铝过渡线夹的机械性能。为了增强Zn-Al基钎料的耐腐蚀性能，从而提高铜铝过渡线夹的机械性能，目前，常用的方法是调节Zn-Al基钎料中Zn元素与Al元素的质量比例的方式来提升Zn-Al基钎料的耐腐蚀性能，但是这种方式需要大量的实验才能筛选出合适得数据比例，工作量大，操作繁琐，而且实验随机性比较大，产生的人为误差也会比较大，从而造成实验数据的不准确性的几率就会很大。因此，研究一种新型的用于铜铝过渡线夹的耐腐蚀Zn-Al基钎料是目前急需接续解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种用于铜铝过渡线夹的耐腐蚀复合钎料及其制备方法。该复合钎料润湿性能好、抗拉强度高，而且耐腐蚀性能强。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于铜铝过渡线夹的耐腐蚀复合钎料，所述复合钎料包括以下重量百分含量的原料：10％-22％Al、0.3％-0.6％Ag、0.4％-1％Cu、0.05％-0.2％稀土元素、0.01％-0.12％石墨烯，其余为Zn。