[發明專利]鎂、鋁異種金屬冷金屬過渡熔-釬焊連接方法

無效

• 申請號: 201210108905.1
• 申請日: 2012-04-14
• 公開（公告）號: CN103372710A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 曹睿;溫寶峰;王培中;陳劍虹;朱亮;石玗
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學;通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: B23K9/23
• 分類號: B23K9/23;B23K9/02;B23K35/28;B23K103/18
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術領域

本發明涉及的是異種金屬的焊接連接技術方法。

背景技術

鎂鋁熔點較為相近，在鎂鋁焊接過程中很容易產生脆性的鎂鋁金屬間化合物，且此化合物硬度極高、塑韌性極差，進而大大降低了接頭的性能，接頭容易氧化，這些缺點嚴重影響了鎂鋁之間的連接。目前主要集中通過釬焊、擴散焊、攪拌摩擦焊、等固相連接實現一定強度的連接，不過結合強度仍然很差，遠遠達不到工業領域的要求。

采用一般熔化焊接方法時，以上缺點給兩者之間的連接造成了困難，特別是過渡區域生成大量的金屬間化合物(Al₃Mg₂、Mg₁₇Al₁₂)，嚴重降低了接頭的力學性能。若采用其他焊接方法，比如壓力焊接和釬焊，使得脆性層的厚度有所減少，然而接頭的形狀受到限制，且效率也大大降低，在結合性能上提高甚微。

發明內容

針對現有焊接方法上存在的各種不足，本發明的目的是提出一種基于鎂合金與鋁合金異種金屬新的連接方法。

本發明是鎂鋁異種金屬冷金屬過渡熔-釬焊連接方法，采用一高熔點金屬鍍鋅鋼板作為過渡金屬層，分別熔化鋁合金焊絲、鋁合金母材和鎂合金焊絲、鎂合金母材，分別在夾層金屬上形成兩道熔-釬焊接頭，得到鎂鋁搭接接頭。

根據上述的鎂鋁異種金屬冷金屬過渡熔-釬焊連接方法，在鎂合金板和鋁合金板之間夾入鍍鋅鋼板，用鋁焊絲通過冷金屬過渡熔-釬焊將鋁合金板和鍍鋅鋼板連接，用鎂焊絲通過冷金屬過渡熔-釬焊將鎂合金板和鍍鋅鋼板連接，從而間接實現鎂合金板和鋁合金板的連接。

或者在鎂合金板和鋁合金板下方用鍍鋅鋼板作為過渡金屬，使得鎂焊縫、鋁焊縫位于鍍鋅鋼板的同側，用鋁焊絲通過冷金屬過渡熔-釬焊將鋁合金板和鍍鋅鋼板連接，用鎂焊絲通過冷金屬過渡熔-釬焊將鎂合金板和鍍鋅鋼板連接，從而間接實現鎂合金板和鋁合金板的連接。

本發明冷金屬過渡熔-釬焊工藝穩定性好，接頭表面成型連續、均勻、美觀、焊接過程幾乎無飛濺。焊接接頭的平均抗拉剪強度180MPa(4.5KN/25mm²)，最大的可達198MPa(4.94KN/25mm²)。相同拉伸試樣的鋁-鋁搭接接頭的抗拉剪強度約200MPa(5KN/25mm²)；鎂-鎂搭接接頭的抗拉剪強度約為208MPa(5.20KN/25mm²)。由這種技術方案得到的鎂-鋁搭接接頭抗拉剪強度達到鋁-鋁搭接接頭抗拉剪強度的90％(180MPa/200MPa)；達到鎂-鎂搭接接頭抗拉剪強度的87％(180MPa/208MPa)。因此該工藝方法可達到較高的抗拉剪強度，能夠滿足實際應用的需求。

本發明具有以下有益效果：本發明通過采用高熔點金屬(鍍鋅鋼板)作為過渡金屬將鎂合金、鋁合金連接在一起，徹底的避免了鎂鋁金屬間化合物的生成，使得異種金屬鎂、鋁連接接頭的力學性能大大提高。利用CMT(Cold?Metal?Transfer)焊的焊接方法，通過調整各種焊接工藝參數及改善工藝條件，確保焊縫成形良好，均勻光滑，無宏觀缺陷。特別是該方法能有效降低焊接熱輸入，因此降低了鋁與過渡金屬、鎂與過渡金屬界面層金屬間化合物的含量，降低了接頭的變形，這些都顯著提高了接頭的力學性能，從而實現了鎂、鋁異種金屬的有效連接。

附圖說明

圖1是本發明的技術方案一的焊接示意圖，圖2技術方案二的焊接示意圖，圖3(a)～圖3(e)為本發明焊接工藝流程示意圖，圖4(a)接頭一的試樣表面成型鋁一側的焊縫形貌，圖4(b)為接頭一的試樣表面成型鎂一側的焊縫形貌，圖5接頭二的示意圖，圖6過渡金屬跟鎂板搭接示意圖，圖7(a)接頭二的試樣表面成型鋁一側的焊縫形貌，圖7(b)為接頭二的試樣表面成型鎂一側的焊縫形貌，圖8為接頭三示意圖，圖9過渡金屬跟鎂板搭接示意圖，圖10(a)接頭三的試樣表面成型鋁一側的焊縫形貌，圖10(b)為接頭三的試樣表面成型鎂一側的焊縫形貌，附圖標記及對應名稱為：1為鋁合金板，2為鎂合金板，3為過渡金屬(鍍鋅鋼板)，4鋁焊縫，5鎂焊縫，6鋁焊絲4043，7鎂焊絲Az61，8切割線。

具體實施方式

本發明是鎂、鋁異種金屬冷金屬過渡熔-釬焊連接方法，其特征在于采用一高熔點金屬鍍鋅鋼板作為過渡金屬層，分別熔化鋁合金焊絲、鋁合金母材和鎂合金焊絲、鎂合金母材，分別在夾層金屬上形成兩道熔-釬焊接頭，得到鎂鋁搭接接頭。