典型已服役铜铝接头连接方法及分离技术的研究

摘要

铜铝接头在电子封装工业及制冷工业中有着广泛的应用，本文基于再制造理念，进行铜铝接头再制造的研究。分别详述了铜铝接头在冰箱、空调制冷管路系统、台式计算机CPU散热器、笔记本计算机CPU散热器中的应用，并对其采用的接头形式、焊接方法及焊接材料等做出了逐一介绍。为了研究几种典型已服役铜铝接头采用的连接方法，采用电子探针分析仪进行点扫描分析、线扫描分析及面扫描分析研究铜铝接头的化学成分及分布；采用电子探针和光学显微镜观察并分析这几种接头的微观组织。结果显示，电子封装工业中铜铝接头的连接通常采用低温钎焊连接，常采用Sn-Pb、Sn-Bi或Sn-Zn共晶合金作为填充金属；制冷工业中铜铝接头的连接通常采用压焊、钎焊两种连接方式，钎焊常用的填充金属有Al-Zn-Ag合金和Al-Si-Cu合金，其中压焊铜铝接头具有较高的连接强度和较好的密封性，在制冷工业中得到了广泛的应用。
　　 针对国内外尚无铜铝钎焊接头分离技术研究的现状，将基于4R(Reduce，Reuse，Remanufacture，Recycle)的再制造思想引入铜铝接头的分离回收，采用热分离法、电解分离法对铜铝接头进行分离研究。结果显示，(1)对于采用Sn-Bi、Sn-Pb、Sn-Zn等低熔点共晶合金作为钎料的铜铝钎焊接头，热分离方法不仅节约能源，而且分离工艺对铜、铝的成分和性能影响较小；对于采用Al-Si-Cu、Al-Zn-Ag较高熔点的合金作为钎料的铜铝钎焊接头，热分离方法虽然会造成铜、铝成分的改变，但可以实现铜铝接头的分离；压焊铜铝接头的热分离造成铜材上粘着部分熔化的铝，分离效果不理想。(2)对于钎焊接头，电解分离方法会造成铝材的电化学、化学腐蚀，能够完成铜铝对接接头的分离，但不能实现铜铝搭接接头的分离；对于冷压焊接头，电解分离的结果是铝母材全部被腐蚀溶解到电解液中，也不能达到分离目的。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

第一章 绪论

1.1 再制造工程

1.1.1 再制造

1.1.2 再制造工程国内外研究现状

1.1.3 再制造工程的意义及发展前景

1.2 Cu-Al接头连接方法综述

1.2.1 Cu-Al接头采用的连接方法

1.2.2 Cu-Al接头钎焊连接技术现状

1.3 铜铝接头在制冷工业及电子封装工业中的应用

1.3.1 铜铝接头在冰箱、空调制冷管路系统中的应用

1.3.2 铜铝接头在台式计算机CPU散热器中的应用

1.3.3 铜铝接头在笔记本计算机CPU散热器中的应用

1.4 课题研究的目标、内容及意义

1.4.1 课题研究目标

1.4.2 课题研究的内容

1.4.3 课题研究的意义

第二章 实验总体方案设计及可行性分析

2.1 实验总体方案设计

2.2 铜铝接头化学成分及微观组织分析实验可行性分析

2.3 铜铝接头热分离实验方案及可行性分析

2.4 铜铝接头电解分离实验方案及可行性分析

第三章 铜铝接头钎料微区成分分析

3.1 实验方法

3.2 台式计算机CPU散热器用铜铝接头微区成分分析

3.2.1 实验材料

3.2.2 实验结果分析

3.3 笔记本计算机CPU散热器用铜铝接头微区成分分析

3.3.1 实验材料

3.3.2 实验结果分析

3.4 冰箱、空调及冷柜制冷管用铜铝接头微区成分分析

3.4.1 实验材料

3.4.2 实验结果及分析

3.5 五种铜铝钎焊接头钎料元素分布研究

3.6 本章小结

第四章 典型铜铝接头微观组织观察

4.1 实验材料

4.2 实验方法

4.3 电子封装工业用铜铝接头微观组织观察

4.4 冰箱、空调及冷柜制冷管路系统用铜铝接头微观组织观察

4.4.1 压焊铜铝接头微观组织观察

4.4.2 钎焊铜铝接头微观组织观察

4.5 本章小结

第五章 典型铜铝焊接接头热分离技术的研究

5.1 实验材料

5.2 热分离实验原理及方法

5.3 热分离实验结果及分析

5.4 本章小结

第六章 典型铜铝钎焊接头电解法分离技术的研究

6.1 实验材料

6.2 电解分离实验原理及方法

6.2.1 电解原理

6.2.2 电解分离实验方法

6.3 电解分离实验结果及分析

6.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间所发表的学术论文目录