[发明专利]镁、铝异种金属冷金属过渡熔-钎焊连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是异种金属的焊接连接技术方法。

背景技术

镁铝熔点较为相近，在镁铝焊接过程中很容易产生脆性的镁铝金属间化合物，且此化合物硬度极高、塑韧性极差，进而大大降低了接头的性能，接头容易氧化，这些缺点严重影响了镁铝之间的连接。目前主要集中通过钎焊、扩散焊、搅拌摩擦焊、等固相连接实现一定强度的连接，不过结合强度仍然很差，远远达不到工业领域的要求。

采用一般熔化焊接方法时，以上缺点给两者之间的连接造成了困难，特别是过渡区域生成大量的金属间化合物(Al₃Mg₂、Mg₁₇Al₁₂)，严重降低了接头的力学性能。若采用其他焊接方法，比如压力焊接和钎焊，使得脆性层的厚度有所减少，然而接头的形状受到限制，且效率也大大降低，在结合性能上提高甚微。

发明内容

针对现有焊接方法上存在的各种不足，本发明的目的是提出一种基于镁合金与铝合金异种金属新的连接方法。

本发明是镁铝异种金属冷金属过渡熔-钎焊连接方法，采用一高熔点金属镀锌钢板作为过渡金属层，分别熔化铝合金焊丝、铝合金母材和镁合金焊丝、镁合金母材，分别在夹层金属上形成两道熔-钎焊接头，得到镁铝搭接接头。

根据上述的镁铝异种金属冷金属过渡熔-钎焊连接方法，在镁合金板和铝合金板之间夹入镀锌钢板，用铝焊丝通过冷金属过渡熔-钎焊将铝合金板和镀锌钢板连接，用镁焊丝通过冷金属过渡熔-钎焊将镁合金板和镀锌钢板连接，从而间接实现镁合金板和铝合金板的连接。

或者在镁合金板和铝合金板下方用镀锌钢板作为过渡金属，使得镁焊缝、铝焊缝位于镀锌钢板的同侧，用铝焊丝通过冷金属过渡熔-钎焊将铝合金板和镀锌钢板连接，用镁焊丝通过冷金属过渡熔-钎焊将镁合金板和镀锌钢板连接，从而间接实现镁合金板和铝合金板的连接。

本发明冷金属过渡熔-钎焊工艺稳定性好，接头表面成型连续、均匀、美观、焊接过程几乎无飞溅。焊接接头的平均抗拉剪强度180MPa(4.5KN/25mm²)，最大的可达198MPa(4.94KN/25mm²)。相同拉伸试样的铝-铝搭接接头的抗拉剪强度约200MPa(5KN/25mm²)；镁-镁搭接接头的抗拉剪强度约为208MPa(5.20KN/25mm²)。由这种技术方案得到的镁-铝搭接接头抗拉剪强度达到铝-铝搭接接头抗拉剪强度的90％(180MPa/200MPa)；达到镁-镁搭接接头抗拉剪强度的87％(180MPa/208MPa)。因此该工艺方法可达到较高的抗拉剪强度，能够满足实际应用的需求。

本发明具有以下有益效果：本发明通过采用高熔点金属(镀锌钢板)作为过渡金属将镁合金、铝合金连接在一起，彻底的避免了镁铝金属间化合物的生成，使得异种金属镁、铝连接接头的力学性能大大提高。利用CMT(Cold Metal Transfer)焊的焊接方法，通过调整各种焊接工艺参数及改善工艺条件，确保焊缝成形良好，均匀光滑，无宏观缺陷。特别是该方法能有效降低焊接热输入，因此降低了铝与过渡金属、镁与过渡金属界面层金属间化合物的含量，降低了接头的变形，这些都显著提高了接头的力学性能，从而实现了镁、铝异种金属的有效连接。

附图说明

图1是本发明的技术方案一的焊接示意图，图2技术方案二的焊接示意图，图3(a)～图3(e)为本发明焊接工艺流程示意图，图4(a)接头一的试样表面成型铝一侧的焊缝形貌，图4(b)为接头一的试样表面成型镁一侧的焊缝形貌，图5接头二的示意图，图6过渡金属跟镁板搭接示意图，图7(a)接头二的试样表面成型铝一侧的焊缝形貌，图7(b)为接头二的试样表面成型镁一侧的焊缝形貌，图8为接头三示意图，图9过渡金属跟镁板搭接示意图，图10(a)接头三的试样表面成型铝一侧的焊缝形貌，图10(b)为接头三的试样表面成型镁一侧的焊缝形貌，附图标记及对应名称为：1为铝合金板，2为镁合金板，3为过渡金属(镀锌钢板)，4铝焊缝，5镁焊缝，6铝焊丝4043，7镁焊丝Az61，8切割线。

具体实施方式

本发明是镁、铝异种金属冷金属过渡熔-钎焊连接方法，其特征在于采用一高熔点金属镀锌钢板作为过渡金属层，分别熔化铝合金焊丝、铝合金母材和镁合金焊丝、镁合金母材，分别在夹层金属上形成两道熔-钎焊接头，得到镁铝搭接接头。