Micro friction stir welding of copper electrical contacts

Microsoldadura por fricción de contactos eléctricos de cobre

Este artículo presenta un análisis de la soldadura por microagitación por fricción (μFSW) de cobre electrolítico de paso tenaz (CuETP) en una unión solapada y a tope. Se realizó un plan experimental para investigar la influencia del diseño de la herramienta y los parámetros de soldadura en la formación de uniones sin defectos. Los experimentos se realizaron utilizando una fresadora universal en la que la velocidad de rotación de la herramienta varió entre 600 y 1 900 rpm, la velocidad de soldadura entre 14 y 93 mm/min y el ángulo de inclinación entre 3° y 5°. A partir de las soldaduras se prepararon muestras para el análisis de la microestructura y muestras para los ensayos de tracción. El tamaño de grano en la zona de la pepita se redujo considerablemente en comparación con el metal base y la resistencia a la tracción de la unión superó la resistencia del metal base.

INTRODUCCIÓN

Los componentes de los dispositivos eléctricos y electrónicos suelen estar fabricados con cobre libre de oxígeno (Cu OF), cobre electrolítico de paso resistente (Cu ETP), cobre electrónico libre de oxígeno (Cu OFE) o cobre fosforado libre de oxígeno (Cu OFP) debido a su alta conductividad eléctrica, su alta conductividad térmica y su capacidad de endurecimiento por deformación. Como estos componentes suelen estar conectados a otros, es necesario unirlos. Estos cobres pueden unirse utilizando diferentes tecnologías de unión [1]. El atornillado y el remachado se utilizan cuando es necesario desmontarlos. La unión adhesiva se aplica cuando se necesita una baja resistencia de la unión y se acepta una menor conductividad eléctrica y térmica. La soldadura blanda o dura se selecciona en función del tipo de unión y de la resistencia de la unión que se necesite [1]. La soldadura por fusión (soldadura manual por arco metálico, soldadura por gas inerte de tungsteno, soldadura por gas inerte metálico, soldadura por gas plasma, soldadura por haz de electrones, soldadura por láser) se utiliza cuando se necesita una gran resistencia de la unión y una alta conductividad eléctrica [2]. La soldadura por resistencia eléctrica permite una resistencia moderada de la unión solapada, pero resulta difícil debido a la alta conductividad eléctrica de la unión [3, 4]. La soldadura por ultrasonidos, la soldadura por vibración y la soldadura por fricción (lineal, rotacional y por agitación de fricción [FSW]) ofrecen buenas propiedades de unión (conductividad eléctrica y térmica, resistencia) y se suelen utilizar para series de alta producción con tolerancias estrechas. La soldadura por difusión es lenta pero ofrece buenas propiedades de unión [5]. La unión por rodillo es aplicable para series de alta producción, mientras que la soldadura por presión en frío se suele utilizar para la extensión de diferentes perfiles [1, 6, 7]. El proceso se puede utilizar para unir otros materiales como las aleaciones de Al, donde un buen conocimiento de los datos del material es de suma importancia para el proceso de conformado [8] y el uso posterior del componente [9].