[发明专利]铝铜结构的塑性连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种金属处理领域的技术，具体是一种铝铜结构的塑性连接方法。

背景技术

铝和铜都是导电性能优良的金属材料，在电力、制冷、航空航天等领域都有广泛的应用。但铜的价格高，资源更稀缺，在零部件处于特定工作条件与性能需求的情况下，采用铝铜连接的复合结构不但能降低构件成本，还能发挥各自的性能优势。

现有的铝铜连接方法主要有焊接与机械连接两大类。由于铝、铜属于异种金属，难以采用熔焊方式，目前可行的技术方案是采用摩擦焊、爆炸焊等压力焊连接方式，但这类方案设备投资较大、工艺复杂，其成本和生产效率都较低，梅云辉等发明了一种铜‐铝异种金属快速连接方法(中国专利文献号CN103567619A，公开(公告)日2014.02.12，“铜‐铝异种金属快速连接方法”)，在金属铜表面涂上一层50μm‐90μm的纳米银焊膏，预热后利用点焊设备实现异种金属的快速连接，效率高，成本低，且连接界面好，力学性能好，但纳米银焊膏层制备成本较高，不宜用于大批量市场化生产；机械连接方式主要有铆接和螺纹连接，但这种连接方式连接部位占用空间较大，不利于后续组件装配。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN201732875U，公开(公告)日2011.02.02，公开了一种铜铝接线端子，包括一端管状、另一端扁平状的铝制本体，扁平端还设有连接通孔，该铝制本体的扁平端由管状压扁成型构成，且铝制本体的整个内壁、包括扁平端内部均覆盖结合有铜片层。该技术主要通过热挤压方式实现铝铜的固相结合，加热过程铝铜易氧化，氧化层会降低连接性能；由于铝铜熔点低，加热温度需要严格控制，然而实际中对于小尺寸的铝铜件散热特别快，增加了固相结合连接工艺的实施难度。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种铝铜结构的塑性连接方法，可以在不加热的条件下，快速高效、简便可靠、低成本的完成铝铜结构的连接。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明通过对退火状态的铜环和经过表面粗糙化处理的、处于时效硬化状态的铝件进行清洗处理后，采用平模压头对置于铝件上的铜环进行压扁，藉由控制铜环减薄率为50％～70％，压扁后铜环向内向外扩张变形以与铝件粗糙表面发生连接，从而实现铝铜结构的塑性连接。

所述的铜环，是由退火状态的铜质薄板材，经过冲孔落料工序，加工获得的环状的薄片，铜环内径d1、外径d2及厚度h，可以根据与铝件连接表面积S与外径D，以及连接后铜片层厚度H计算确定，具体地，h＝(2～3.33)H，d1＝(0.45～0.55)D，

所述的时效硬化状态的铝件，是指铝件完成加工后，进行时效处理，提高其强度，满足实际使用要求，同时在压扁连接时不易变形。

所述的表面粗糙化处理，是指在待连接的铝件表面进行打毛处理，处理后表面粗糙度Ra在3.2或以上。

所述的清洗处理，是指采用化学腐蚀的方式去除铜环与铝件待连接表面的氧化层，优选采用NaOH碱溶液，将铜环与铝件的待连接表面，即铜环的下表面和铝件的上表面分别浸没其中3～5min，然后浸入酒精中清洗30s，为后续塑性连接做好准备。

所述的压扁，采用平模压头对置于铝件上的铜环进行压扁，减薄率控制在50％～70％，压扁后铜环向内向外扩张变形以与铝件粗糙表面发生连接。

技术效果

与现有技术相比，本发明在不加热的条件下，采用塑性连接的方式完成铝铜结构的连接，快速简便，可靠性好，便于大批量流水化生产。相对压力焊等焊接方式，工序流程简单，设备成本相对较低；相对机械连接方式，连接部位占用空间小。

附图说明

图1为铜环与铝件相对位置示意图；

图2为塑性连接方式示意图；

图中：1为铝片、2为铜环、3为沉孔、4为压头。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例中，铜环与铝件材料分别为纯铜和纯铝，铝件中心设有1个Φ4×1mm的沉孔便于后续装配，铝件直径D＝60mm，厚度2.5mm，待连接表面面积S＝1320mm²。本实施例步骤如下：