[发明专利]焊料可用电场驱动的焊接方法和应用

说明书

本发明公开了一种焊料可用电场驱动的焊接方法和应用，焊接方法包括以下步骤：将母材在200～500℃预热3～5min；将钎料和母材按照“母材/钎料/母材”的结构固定好，并加热以使钎料熔化；待钎料熔化后，持续加热，同时将液态的电流变液加入钎料内，得到液态的混合钎料；设置电场装置，电场装置包括：正极板和负极板，正极板和负极板围在所述母材的周围并对所述母材持续施加电场，同时，母材自转，正极板和负极板围绕2个母材进行旋转。本发明的焊接方法有助于液态钎料在母材表面破膜、润湿、扩展，促进钎料与母材间元素、成份的相互扩散及其合金化，提高焊缝均匀化程度，减少焊接缺陷，得到高强度的焊接接头。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体来说涉及一种焊料可用电场驱动的焊接方法和应用。

背景技术

目前我们所采用的焊接技术大多都只是针对较平整的焊缝进行焊接，对于复杂焊缝采用的方法有机器人焊接、真空钎焊和超声波辅助钎焊。其中，机器人焊接在焊接过程中持续跟踪焊缝，第一需要准确地采集和获取焊接动态过程的信息；第二是模拟焊工经验，解析并提取焊接动态过程的机理特征，进而建立对焊接过程与质量关系的模型；第三模拟焊工的决策与操作，设计焊接动态过程智能控制策略并运用机器代替人去实现焊接过程及其质量的自主与智能控制。缺点是焊接过程很繁琐，焊前需要根据不同母材形态来设计不同焊接路径，且需要连接的两个母材表面越复杂，焊接的路径也就越复杂，所需设计焊接路径的时间也就越长(参见：甄恒洲.基于视觉测量激光焊接复杂焊缝跟踪控制.大连大学学报.2013年6月第.34卷第3期.13～14)。

真空钎焊是在真空环境下进行的，只对部件进行加热。将母材进行表面预处理，配比钎料，在钎料中添加Ti、Ce等金属，在真空钎焊炉其特制的装置下，对零件进行预热或钎焊，此焊接技术不需要使用钎剂。缺点是使得焊缝强度下降，且对焊接环境提出了很高的要求，在成本方面，Ti和Ce金属原本就是很昂贵的材料，焊接成本增加(高亮、王广海.铝合金真空钎焊技术的发展[J].科技创新与应用.2016(14))。

超声波辅助钎焊适用于各种金属、非金属及复合材料的连接，广泛应用于电子封装和塑料加工领域。该方法利用超声波辅助焊接装置，将超声能通过焊接电弧或焊接件引入焊接熔池，可提高焊接效率，减少焊接气孔缺陷，无钎剂绿色环保，提高接头力学性能。缺点是钎料不易填满钎缝，钎缝中氧化物的含量较高(闫久春、杨春利、刘会杰、崔炜.超声复合焊接研究现状及科学问题[J].机械工程材料.2015(01))。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种焊料可用电场驱动的焊接方法，本发明的另一目的是提供该焊接方法的应用。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种焊料可用电场驱动的焊接方法，包括以下步骤：

1)准备钎料和两个待焊的母材，在大气、氮气或惰性气体条件下，将所述母材在200～500℃预热3～5min；

在所述步骤1)中，在所述母材预热前，将母材表面进行清洗，去除油脂、污渍和氧化膜，然后烘干。

2)将步骤1)所述钎料和母材按照“母材/钎料/母材”的结构固定，并加热以使所述钎料熔化；

3)待所述钎料熔化后，持续步骤2)中所述加热，同时将液态的电流变液加入钎料内，得到液态的混合钎料，其中，按质量计，所述电流变液为所述钎料的1～8wt％；

4)设置电场装置，所述电场装置包括：正极板和负极板，所述正极板和负极板围在所述母材的周围并对所述母材持续施加电场，同时，所述母材自转，所述正极板和负极板以2个母材为中心进行旋转，且所述电场装置与母材的转速相同，待所述混合钎料由液态转变成固态后，停止旋转和施加电场，所述母材冷却至室温20～25℃，完成焊接。