[发明专利]一种提高铝合金搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料连接技术领域，尤其涉及一种提高铝合金搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法。

背景技术

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，FSW)是英国焊接研究所(The Welding Institute)于1991年发明的一种固相焊接技术。它是利用一种特殊形式的搅拌头边旋转边前进，通过搅拌头与工件的摩擦产生热量，摩擦热使该部位金属处于热塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动，从而使待焊件压焊为一个整体。与传统的焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有接头质量高、焊接变形小、残余应力小、焊接过程无污染等优点，是铝、镁等轻合金的优选焊接方法，广泛用于航空航天，轨道运输，海洋船舶等领域。搅拌摩擦焊的焊缝从组织上可分为四种不同的区域：焊核区(Weld Nugget Zone，WNZ)、热机影响区(Thermo-Mechanically Affected Zone，TMAZ)、热影响区(Heat-Affected Zone，HAZ)和轴肩影响区(Should-Affected Zone，SAZ)，这四个区域的组织差异较大，因此这四个区域在耐腐蚀性方面存在较大差异，属于腐蚀敏感区，从而导致了焊接接头的耐腐蚀性下降。

在现有技术中，提高搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的处理方法是在对待焊件进行搅拌摩擦焊后对焊接接头进行热处理。但热处理工艺会受到设备限制，大的结构件无法应用，而且处理过程较为复杂，处理时间较长，升降温过程较难精准控制，因此这种处理方法存在很大的不稳定性。

发明内容

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种提高铝合金搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法，不仅可以方便有效地提高搅拌摩擦焊焊接接头的耐腐蚀性能，延长搅拌摩擦焊焊接接头的使用寿命，而且处理方法简单易实现，处理效果稳定性强、性能可靠，经济实用，因此极具实际应用价值。

一种提高铝合金搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法，包括：对采用搅拌摩擦焊焊接完成后的铝合金焊接接头处进行电阻加热，使其温度达到500℃，然后采用粒度为20～30μm的冷喷涂颗粒对铝合金焊接接头进行冷喷涂表面处理，送粉速率为30g/min，送粉距离为25mm，使铝合金焊接接头处形成厚度为2mm的冷喷涂层；对铝合金焊接接头处的冷喷涂层进行搅拌摩擦处理，搅拌头长度为2.5mm，焊接速度为30mm/min，焊接转速为500r/min，压入量为0.2mm。

优选地，先对采用搅拌摩擦焊焊接完成后的铝合金焊接接头处进行喷砂处理，再对铝合金焊接接头进行电阻加热。

优选地，所述的喷砂处理包括：喷砂处理的工作气体为压缩空气，压力为0.8Mpa。

优选地，所述的电阻加热包括：将铝合金焊接接头的两端接入电源正负极，从而对铝合金焊接接头进行电阻加热，使铝合金焊接接头的温度达到500℃。

优选地，所述的冷喷涂颗粒为纯铝颗粒、2000系列铝合金颗粒、6000系列铝合金颗粒、7000系列铝合金颗粒中的至少一种。

优选地，所述铝合金焊接接头的材料为可热处理强化的2000系列铝合金、6000系列铝合金、7000系列铝合金。

优选地，所述的铝合金焊接接头为传统搅拌摩擦焊焊接接头、双轴肩搅拌摩擦焊焊接接头、静轴肩搅拌摩擦焊焊接接头中的至少一种。

本发明所提供的提高铝合金搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法将冷喷涂表面处理技术应用于铝合金搅拌摩擦焊焊接接头的保护当中，对电阻加热至500℃的铝合金焊接接头进行冷喷涂表面处理，从而在铝合金焊接接头的表面形成一个厚度为2mm的致密保护层(即冷喷涂层)，这能够方便有效地提高搅拌摩擦焊焊接接头的耐腐蚀性能，延长搅拌摩擦焊焊接接头的使用寿命。由于冷喷涂层与铝合金焊接接头的界面结合基本为机械咬合，这导致了界面强度不高，因此在进行冷喷涂表面处理后，对冷喷涂层进行搅拌摩擦处理，可使冷喷涂层与铝合金焊接接头的界面结合由机械咬合变为冶金结合，达到提高冷喷涂层与铝合金焊接接头界面结合强度的目的，从而能够大大提高冷喷涂层的力学性能和稳定性，更好地对铝合金搅拌摩擦焊焊接接头进行耐腐蚀保护。可见，本发明不仅可以方便有效地提高搅拌摩擦焊焊接接头的耐腐蚀性能，延长搅拌摩擦焊焊接接头的使用寿命，而且处理方法简单易实现，处理效果稳定性强、性能可靠，经济实用，因此极具实际应用价值。

附图说明