[發(fā)明專利]泡沫鋁夾芯復(fù)合板的焊接方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810018812.3
• 申請日: 2008-01-25
• 公開（公告）號: CN101219494A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何德坪;王輝;何思淵;童道池
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K1/20;B23K35/28;C23G1/22;C23G1/12;B23K103/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁板焊接領(lǐng)域，特別涉及一種泡沫鋁板作為芯層的焊接成型方法。

背景技術(shù)

泡沫鋁是一種含有大量均勻閉合孔隙的新型鋁基金屬材料，由于其獨(dú)特的物理結(jié)構(gòu)而具備許多優(yōu)異性能，具有輕質(zhì)(ρ＜1)，高比強(qiáng)度和比剛度，同時(shí)又具備隔聲、隔熱、阻燃、阻尼、沖擊能量吸收和電磁屏蔽等多種特性，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)材料的輕質(zhì)多功能化，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。特別在航天航空等高技術(shù)領(lǐng)域，高孔隙率泡沫鋁作為超輕材料已成為國際材料研究的前沿?zé)狳c(diǎn)。國內(nèi)外對泡沫鋁夾芯復(fù)合板的制備技術(shù)開展了大量的研究工作，制備技術(shù)從初始的芯層與面板膠黏成型工藝發(fā)展到熱壓粉末冶金發(fā)泡工藝以及現(xiàn)在的復(fù)合軋制粉末冶金技術(shù)，目前國內(nèi)外采用粉末冶金法制備泡沫鋁夾芯復(fù)合板主要存在以下缺陷：一是制備效率低；二是需要專門模具，生產(chǎn)成本高；三是高孔隙率芯層泡沫鋁夾芯復(fù)合板制備困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在泡沫鋁夾芯復(fù)合材料制備效率低、工藝復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)，本發(fā)明公開了一種制備效率高、工藝簡單、成本低的泡沫鋁夾芯復(fù)合板的焊????接方法，步驟為：

第一步：將尺寸一樣的長方體形泡沫鋁板和厚度≥1mm的鋁板洗凈烘干，對其表面用酸和堿液清洗進(jìn)行除銹去油處理。可以采用線切割將任意厚度的泡沫鋁板加工成長≥500mm、寬≥100mm的平板，然后用體積濃度為2％～5％的洗潔精對泡沫鋁板和鋁板進(jìn)行清洗、烘干。

第二步：室溫下將ZnCl₂和水配成飽合溶液，均勻涂抹在處理好的泡沫鋁板和鋁板表面；?

第三步：將處理好的泡沫鋁板上放好釬料再將處理過的鋁板覆蓋其上，然后送入一對作相向運(yùn)動的輥輪副中，泡沫鋁板和鋁板可以一起隨著輥輪副的運(yùn)動向前運(yùn)動，其中釬料為低熔點(diǎn)鋁基合金，輥輪直徑≥200mm，輥輪副壓強(qiáng)為0.1～1MPa；

第四步：采用氧乙炔或者液化石油氣火焰加熱輥輪輾軋前緣的泡沫鋁和鋁板間的釬料層，當(dāng)泡沫鋁板的溫度達(dá)到475℃～500℃，釬料熔化鋪展時(shí)，啟動輥輪副，調(diào)整輥輪副轉(zhuǎn)速與加熱熔化釬料的速度一致；軋壓至整個(gè)泡沫鋁板和鋁板完全焊接好；

第五步：將步驟四焊接好的泡沫鋁板和鋁板翻轉(zhuǎn)后，在泡沫鋁板的另一面再放上釬料，然后覆蓋上鋁板重復(fù)步驟四；最后切割去邊即得到泡沫鋁夾芯復(fù)合板。

所述的泡沫鋁夾芯復(fù)合板的焊接方法，步驟一中對泡沫鋁板和鋁板的的除銹去油處理是先將待焊泡沫鋁板和鋁板的表面用55～65℃的質(zhì)量濃度為5～8％NaOH溶液清洗，然后用水洗凈后再用質(zhì)量濃度為30～40％HNO₃溶液清洗，然后凈水洗凈，晾干后再用丙酮清洗，最后烘干備用。

所述的泡沫鋁夾芯復(fù)合板的焊接方法，其中釬料配方為，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：Si：3.5％～4％、Mn：2.5％、Zn：44％～49％、Cu：15％、余量為Al。

本發(fā)明的有益效果為：

1.本發(fā)明的方法由于焊接處已經(jīng)先在堿、酸和丙酮等介質(zhì)中經(jīng)過了預(yù)處理，采用氯化鋅作為助焊劑去除泡沫鋁胞壁表面的氧化膜層并保護(hù)焊接區(qū)在高溫下不再繼續(xù)氧化，去除了泡沫鋁板表面的致密氧化膜和油污。以鋅、銅、錳和硅為合金元素的低熔點(diǎn)鋁基釬料，與泡沫鋁本體熔點(diǎn)溫度差較大，同時(shí)具有較好的力學(xué)性能和耐蝕性能。采用這類釬料，通過調(diào)整火焰狀態(tài)可以得到穩(wěn)定的釬劑和釬料熔化條件，利用釬劑的熔化鋪展，破壞并清除了泡沫鋁表面的氧化膜，改善了隨后熔化的釬料在泡沫鋁表面的潤濕性質(zhì)，最終冷卻使釬料在泡沫鋁芯層與鋁面板之間凝固，從而實(shí)現(xiàn)了泡沫鋁芯層與鋁面板之間的冶金接合。

2.本發(fā)明采用輥輪副軋壓，配合火焰加熱，通過調(diào)整輥輪行走速度與泡沫鋁芯層與鋁面板之間的釬料熔化速度一致，經(jīng)過輥輪的軋壓后冷卻形成完全冶金結(jié)合的焊接接頭，面板與芯層的結(jié)合強(qiáng)度更高。

3.本發(fā)明釬焊最高溫度為500℃，因此釬縫可以耐受較高溫度。與常規(guī)粘接和低溫釬焊連接相比，具有耐高溫的優(yōu)勢。

4.本發(fā)明由于實(shí)現(xiàn)了泡沫鋁芯層與鋁面板的冶金接合，釬縫化學(xué)性質(zhì)與泡沫鋁本體極為相近，釬縫不大于0.5mm，表面在高溫作用下仍可以形成致密氧化膜，因此具有耐腐蝕，耐油浸的特點(diǎn)。

5.本發(fā)明是金屬間的接合，與粘接相比，不存在紫外線等空間射線條件下的老化問題，連接可靠。

6.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的連接接頭可直接應(yīng)用于工作環(huán)境。

7.本發(fā)明在釬接過程中加熱時(shí)間短，因此焊接效率高。

8.本發(fā)明的工藝簡單、成本低，容易實(shí)現(xiàn)自動化、效率高，本發(fā)明的方法中只要調(diào)整輥輪長度，不需要更換模具即可以焊接成型不同厚度、寬度和長度的泡沫鋁夾芯復(fù)合板。