[發明專利]一種焊接銅合金與鋁基復合材料的方法

無效

• 申請號: 201210543297.7
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN102990218A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 張秉剛;陳國慶;王廷;馮吉才;甄公博
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K15/06
• 分類號: B23K15/06;B23K37/04;B23K103/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 金永煥

技術領域

本發明涉及一種銅合金與鋁基復合材料的電子束焊接方法，屬于加壓輔助電子束擴散焊接領域。

背景技術

銅合金價格低廉，有高的強度、導電性和導熱性，加工性能、釬焊性和耐蝕性優良，通過合金化能在很大范圍內控制其性能，能夠較好地滿足電氣、電子工業的性能要求，己成為此領域的一種重要材料，并已在半導體集成電路這個最新技術領域中的應用，開創了新局面。而鋁基復合材料，特別是SiC增強鋁基復合材料，由于具有熱膨脹系數小、密度低、導熱性能好等優點，在電氣、電子領域具有非常重要的應用價值。適合于制造電子器材的襯裝材料、散熱片等電子器件。SiC增強鋁基復合材料的熱膨脹系數完全可以與電子器件材料的熱膨脹相匹配，而且導電、導熱性能也非常好。在MCMs器件中使用該種材料封裝和改進冷卻系統結構，使其工作時產生的熱量迅速擴散，提高了元件的有效性。鋁基復合材料可以制造慣性導航系統的精密零件、激光陀螺儀、鏡子底座和光學儀器托架等許多精密儀器。

因此，若能成功實現鋁基復合材料與銅合金間的連接，在電氣、電子等領域必將擁有廣闊的應用前景。但是，由于鋁基復合材料的增強相與基體之間的物化性能差異很大，熔焊時焊縫成形較差，且在高溫下容易發生界面反應。因而，盡快解決鋁基復合材料的焊接性問題是實現其應用價值的關鍵。目前國內外解決這一問題的合理方法尚未見報道。

發明內容

本發明是要解決鋁基復合材料傳統熔化焊接技術時產生的金屬燒損嚴重、界面反應等問題，而提供的一種焊接銅合金與鋁基復合材料的方法。

一種焊接銅合金與鋁基復合材料的方法按以下步驟實現：

一、對待焊接的銅合金與鋁基復合材料進行預處理；

二、將銅合金與鋁基復合材料放入焊接夾具中，調整銅合金與鋁基復合材料的相對位置，在接觸面上施加1～5MPa接觸壓力；其中，所述銅合金與鋁基復合材料的相對位置為銅合金與鋁基復合材料的對接面的錯邊為0～0.2mm，并且對接面之間的縫隙0～0.1mm；

三、將固定的銅合金與鋁基復合材料放入真空室內，然后抽真空至真空度為5×1O^-4Pa～5×1O^-2Pa；

四、然后將焊接電子束流采用上散焦模式打到銅合金與鋁基復合材料的對接面處進行加圓形掃描焊接，此為第一次焊接；其中，所述焊接電子束流加速電壓為50～60kV，聚焦電流為2000～2500mA，焊接電子束流為5mA～15mA，焊接速度為3mm/s～8mm/s；

五、完成第一次焊接后，電子束調轉方向，進行第二次焊接；其中，所述第二次焊接時焊接電子束流加速電壓為50～60kV，聚焦電流為2000～2500mA，電子束流為5mA～15mA，焊接速度為3mm/s～8mm/s；

六、焊接后真空室冷卻8min～12min，即完成了焊接銅合金與鋁基復合材料的方法。

發明效果：

本發明所述的焊接方法就是對兩側相接觸的鋁基復合材料與銅合金兩種母材進行電子束焊接。本發明的焊接方法通過對母材接觸面施加一定壓力，同時利用散焦電子束對焊縫進行圓形掃描，往復掃描多次并控制焊接速度，進而實現增加焊接溫度和保溫時間的效果，即以散焦電子束作為熱源，實現母材的擴散焊連接。利用此電子束輔助熱擠壓擴散連接的方法減弱鋁基體的燒損，進而改善焊縫成形；同時減少或消除者界面反應的不利影響，獲得優質高強的連接接頭。一方面可以使鋁基復合材料焊縫形成良好的擴散冶金結合，接頭沒有鋁基體燒損產生的凹槽，焊縫成形好；另一方面能夠減弱或消除界面反應，獲得連續分布的焊縫組織，避免了脆性相的生成和初生硅長大，從而可將接頭抗拉強度提高。

附圖說明

圖1是試驗1中的焊接夾具的結構示意圖；

圖2是試驗1中的焊接夾具外殼示意圖；

圖3是試驗1中的焊接夾具中的垂直固定桿示意圖；

圖4是試驗1中的焊接夾具中底部墊板示意圖；

圖5是試驗1中的焊接夾具中滑動前擋板示意圖；

圖6是試驗1中的焊接夾具中滑動后擋板示意圖；

圖7是試驗1中焊接夾具使用示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式的一種焊接銅合金與鋁基復合材料的方法按以下步驟實現：

一、對待焊接的銅合金與鋁基復合材料進行預處理；