[發(fā)明專利]一種空氣氣氛中鋁材和銅材的釬焊方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910023175.3
• 申請(qǐng)日: 2009-07-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101596632A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬冠軍;楊明旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K1/008
• 分類號(hào): B23K1/008;B23K1/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及釬焊工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種空氣氣氛中鋁材和銅材的 釬焊方法。

背景技術(shù)

在自然界中，銅的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性僅次于銀而居第二位，銅與人的親和 性僅次于鈦。所以，銅在電的傳輸、熱量交換和生活用品領(lǐng)域獲得了廣泛的 應(yīng)用。但是，銅的過(guò)早、過(guò)度開(kāi)發(fā)應(yīng)用造成了銅的資源性短缺，這就促使人 們開(kāi)始尋找銅的替代品。在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的金屬中，鋁的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性僅次于 銀、銅、金，而居第四位。另一方面，銅在地殼中的含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0.01％， 鋁的含量高達(dá)7.45％。因此，以鋁代銅的研究和應(yīng)用具有廣泛的前景和深 遠(yuǎn)的意義，有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，鋁銅異種金屬接頭組合形式在21世紀(jì)的應(yīng)用， 將占到常用異種金屬接頭組合形式的5.8％。在以鋁代銅的應(yīng)用中，鋁銅的 連接是必由之路。

然而，由于鋁的氧化問(wèn)題，鋁材的釬焊，特別是在空氣氣氛中的釬焊， 一直都是釬焊領(lǐng)域的難點(diǎn)問(wèn)題。為了克服鋁材的氧化問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)外的相 關(guān)研究均是在真空或保護(hù)氣氛中對(duì)鋁材進(jìn)行釬焊，但是這種方法存在一定的 局限性，既成本太高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在空氣氣氛中鋁材的釬焊的氧化問(wèn)題，本發(fā)明提供一種空 氣氣氛中鋁材和銅材的釬焊方法，包括如下步驟：

1)鋁材的清洗工藝為：先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH水溶液浸蝕需釬焊 的鋁材10～20min，溶液溫度為40～60℃，然后將需要釬焊的鋁材在體積比 為3∶1的HNO₃與HF的混合酸液中浸蝕5～15min，浸蝕溫度為室溫；

2)銅材的清洗工藝為：用體積比為1∶9的硝酸水溶液對(duì)需釬焊的銅材 進(jìn)行浸泡，溫度為室溫，然后用蒸餾水對(duì)浸泡過(guò)的銅材沖洗0.5～1min；

3)絲狀釬料的清洗工藝為：用砂紙對(duì)絲狀釬料進(jìn)行打磨，將其表面的 氧化膜除去，然后用蒸餾水對(duì)浸泡過(guò)的銅材沖洗0.5～1min：

4)電鍍：采用瓦特溶液對(duì)需釬焊的鋁材上電鍍鎳，鍍液pH值為3.8～ 5.6；鍍液溫度為18～35℃；電流密度為：0.088A/cm²：

5)烘烤：將電鍍后的需釬焊的鋁材由室溫升至150℃保溫1.5h，升溫 速率為10℃/min；

6)釬焊：將釬劑均勻地涂于需釬焊的鋁材和需釬焊的銅材的待焊表面 上，通過(guò)墊片厚度來(lái)調(diào)節(jié)鋁材和銅材之間的焊縫間隙，控制間隙范圍在0.2～ 0.3mm，將鋁材、銅材以及絲狀釬料放入空氣爐中進(jìn)行釬焊，其中釬焊溫度 為325℃。

本發(fā)明使用的絲狀釬料是Sn-Pb共晶絲狀釬料，使用的釬劑型號(hào)為 ND-620。

所述步驟1)的鋁材的清洗工序，步驟2)的銅材的清洗工序，步驟3)的絲 狀釬料的清洗工藝順序可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。

所述步驟4)中，鍍鎳層厚度為20um。

所述步驟6)中釬焊的保溫時(shí)間為40min，升溫速率為10℃/min。

本發(fā)明先對(duì)鋁材進(jìn)行清洗，然后通過(guò)在鋁材上面電鍍鎳、烘烤，獲 得與基體結(jié)合良好的鍍鎳層，避免了鋁材在后續(xù)工藝中被氧化，然后將鋁材、 銅材以及絲狀釬料按要求裝配好后放入空氣爐中進(jìn)行釬焊。實(shí)現(xiàn)了在空氣氣 氛中鋁材和銅材的釬焊，獲得了性能良好的鋁銅釬焊接頭，本發(fā)明的方法具 有成本低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖

圖2為釬焊試樣裝配示意圖

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種空氣氣氛中鋁材和銅材的釬焊方法，其特征在于，包括如下步 驟：

1)鋁材1的清洗工藝為：先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH水溶液浸蝕需釬 焊的鋁材10min，溶液溫度為60℃，然后將需要釬焊的鋁材在體積比為3∶1 的HNO₃與HF的混合酸液中浸蝕5min，浸蝕溫度為室溫；

2)銅材2的清洗工藝為：用體積比為1∶9的硝酸水溶液對(duì)需釬焊的銅 材2進(jìn)行浸泡，溫度為室溫，然后用蒸餾水對(duì)浸泡過(guò)的銅材2沖洗0.5min：

3)絲狀釬料的清洗工藝為：用砂紙對(duì)絲狀釬料進(jìn)行打磨，將其表面的 氧化膜除去，然后用蒸餾水對(duì)打磨過(guò)的絲狀釬料沖洗0.5min；

4)電鍍：采用瓦特溶液對(duì)需釬焊的鋁材1進(jìn)行電鍍，鍍液pH值為3.8； 鍍液溫度為18℃；電流密度為：0.08A/cm²：