[发明专利]一种高强韧铜铝接头的钎焊工艺有效

专利信息
申请号: 202011160337.0 申请日: 2020-10-27
公开(公告)号: CN112338316B 公开(公告)日: 2022-07-05
发明(设计)人: 耿进锋;张武能;崔大田;时洪飞;姚德贵;叶中飞;张雷;王超;龙伟民;钟素娟;汪毅 申请(专利权)人: 国网河南省电力公司电力科学研究院;国家电网有限公司
主分类号: B23K3/08 分类号: B23K3/08
代理公司: 郑州知己知识产权代理有限公司 41132 代理人: 任海玲
地址: 450052 河*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 强韧 接头 钎焊 工艺
【说明书】:

本发明公开了一种高强韧铜铝接头的钎焊工艺,选用高频钎焊,所述铜母材待焊部位预先化学镀覆一层的镍磷层,该镍磷层不连续,沿长度方向在宽度中心部位设一排均布的分割孔,孔内无镍磷层;工艺参数:钎料为ZnAlIn片,外表层涂覆一层钎剂;加热功率为15‑20kw,焊接时间为10‑15s,钎缝间隙为0.15‑0.2mm;钎焊完成后自然冷却至室温。本发明钎焊工艺一定程度消除大量脆性相的危害作用,又利用了少量脆性相的增强作用,起到弥散增强作用,整体上通过调控接头界面结构,既降低接头脆性,又提高接头强度和韧性。

技术领域

本发明涉及铜铝钎焊技术领域,具体涉及一种高强韧铜铝接头的钎焊工艺。

背景技术

铜及其合金具有优良的导电、导热、耐腐蚀和良好的加工成形性能,铝及其合金同样具有密度低、比强度高、低温性能好、热导率和电导率高以及加工性能好等优良品质。目前在汽车、制冷、电力、电子、家电等领域,为发挥铜铝各自的性能优势,又能节约铜材、降低重量和成本,以铝代铜取得了可喜的成就,这些成就的取得很大程度依赖于铜铝焊接技术的发展,尤其是铜铝钎焊技术的不断进步。

目前,铜铝钎焊存在接头韧性差、强度低的问题,限制了其应用范围。铜铝之间物理、化学性质差异较大,二者冶金相容性差,钎焊时铜铝原子相互扩散,导致铜侧产生较厚的连续脆性化合物层,造成接头脆性大、韧性差、易在铜母材侧撕裂。另外,若接头中一点脆性相都无,起不到弥散强化作用,反而会削弱接头强度。因此,如何调控接头中脆性相的分布和含量是铜铝钎焊的技术难点之一。

Zn-Al钎料是铜铝钎焊的常用钎料,现有Zn-Al钎料中Al元素含量低,接头强度差。Al元素是Zn-Al钎料中常用强化元素,Al元素含量的提高可以显著提高接头强度。但是,Al元素含量的提高,同时也会导致钎料中脆性相增多,恶化钎料加工性能和接头韧性。因此,Zn-Al钎料成分上如何兼顾接头强度和韧性是铜铝钎焊的另一个技术难点。

公告号为CN1211179C的中国发明专利公开了一种铜、铝、不锈钢复合钎焊的方法,包括如下步骤:在铜与铝之间设置一过渡层,所述过渡层为一不锈钢片,其厚度为0.1-0.5mm;将所需钎焊的铜、铝、不锈钢工件清洗、除油后,在铝件两表面刷涂氟铝酸钾共晶钎剂、洒上铝硅共晶钎料,置于不锈钢工件的被焊表面上;在过渡层不锈钢片的一面涂上氟硼酸钾钎剂、洒上铜磷基钎料,将未涂钎剂、钎料的一面置于附有钎剂钎料的铝件上,再盖上铜片备焊;该发明由于采用了在铜与铝之间设置一不锈钢片作为过渡钎焊层,使铜、铝、不锈钢复合钎焊在工艺上形成了铜-不锈钢、不锈钢-铝、铝-不锈钢三个钎接面,从而克服了铜-铝直接触钎焊带来的钎接面产生铜、铝脆性化合物而导致焊接质量差的弊端、确保了产品的质量。但是,该专利利用铝硅钎料连接铝和不锈钢,利用铜磷钎料连接铜和不锈钢,在高频焊机上钎焊,两种钎料熔化形成接头,铝硅钎料熔点500多度,铜磷钎料熔点900多度,而铝母材的熔点600 度,当铜磷钎料熔化时会导致铝母材烧损。

发明内容

本发明目的是针对现有铜铝接头强度低、韧性差的问题,在研究中发现,接头总是在铜母材与钎料层的接合处断裂,说明铜侧界面是接头最脆弱处,从钎缝组织看,铜侧界面上总是生成连续的金属间化合物层,这些化合物是脆性相,受拉时易断裂,导致接头韧性较差。同时,铜铝钎焊常用的Zn-Al钎料不能同时兼顾强度和韧性,导致接头应用受限。为此,本发明提供了一种高强韧铜铝接头的钎焊工艺。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种高强韧铜铝接头的钎焊工艺,选用高频钎焊,所述铜母材待焊部位预先化学镀覆一层的镍磷层,该镍磷层不连续,沿长度方向在宽度中心部位设一排均布的分割孔,孔内无镍磷层;工艺参数:钎料为ZnAlIn片,外表层涂覆一层钎剂;加热功率为15-20kw,焊接时间为10-15s,钎缝间隙为0.15- 0.2mm;钎焊完成后自然冷却至室温。

优选地,所述的镍磷层厚度为15-20um。

优选地,所述的分割孔为等径圆 或者相同的方形孔。

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