[發明專利]一種金屬表面冷金屬過渡毛化后與異種金屬連接的方法

有效

• 申請號: 201410252486.8
• 申請日: 2014-06-09
• 公開（公告）號: CN103978305A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 張麗霞;劉海;任偉;田曉羽;曹健;馮吉才
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K20/14
• 分類號: B23K20/14;B23K20/24
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明屬于異種金屬的連接技術領域，具體涉及一種金屬表面冷金屬過渡毛化后與異種金屬連接的方法。

背景技術

多年來，金屬材料在工業生產中一直占據著舉足輕重的地位，特別是金屬材料的機械加工與連接技術，成為實現金屬材料在工業生產中可靠應用的保證。眾所周知，異種金屬的連接構件在實際應用中能夠體現出多重優點，如鋼和鋁連接后，焊接構件不僅體現鋼的高強度，冷加工性能優良，耐磨性好的特點，還能使構件具有鋁的比重輕，電導率好等特點，因此異種金屬焊接構件具有非常廣闊的應用前景。

但當異種金屬之間的物理和化學性能存在差異，如兩者的熔點、導熱率、線膨脹系數差異較大時，對接頭的界面熔合及焊后殘余應力產生較大影響，易造成接頭裂紋等缺陷的產生，接頭強度不高。如采用熔化焊進行鋼與鋁的連接時，由于兩者較大的導熱率和線脹系數差異，且熔點差別超過500℃，因此，焊后焊縫存在著較大的熱應力及殘余應力，此外焊后的接頭強度存在脆性化合物，接頭強度低。為解決這些問題，通常需要采用較為復雜的連接工藝及技術手段。

發明內容

本發明目的是要解決現有異種金屬連接時存在接頭強度低，工藝復雜的問題，而提供一種金屬表面冷金屬過渡毛化后與異種金屬連接的方法。

一種金屬表面冷金屬過渡毛化后與異種金屬連接的方法，按以下步驟進行的：

一、制備毛化表面：采用冷金屬過渡方法對金屬A表面進行毛化處理，得到毛刺間的橫向及縱向中心距離均為2mm～5mm，分布密度為4～16個/cm²，高度為1～10mm的表面毛刺，獲得表面毛化后的金屬A；

二、表面清理：將金屬B的連接界面依次采用400#、800#、1000#和1500#砂紙進行表面打磨5～15min，然后清洗；

將表面毛化后的金屬A采用鋼刷對毛化區域進行打磨5～15min，然后放入丙酮中超聲清洗5～20min后烘干；

三、裝配：金屬A和金屬B采用平行接頭或搭接接頭的形式進行裝配，裝配好的構件放入真空擴散焊爐中，施加2～8MPa壓力；

四、焊接：真空擴散焊爐中的焊接過程，真空度保持在5.0×10^-3Pa以上，金屬B的焊接溫度為熔點以下50℃～150℃，升溫速率為5℃～100℃/min，保溫時間為30～90min，然后以2℃～100℃/min的速率使爐內溫度降至200℃以下，開爐取件，即完成；

其中，所述金屬A熔點應高于金屬B熔點300℃以上，且金屬B應具有較好的塑形。

本發明金屬表面冷金屬過渡毛化后與異種金屬連接的方法，通過在金屬A表面制備毛刺，實現了異種金屬待焊面接觸形式的改變。通過毛刺刺入塑形好的低熔點被焊金屬B內部，去除金屬B表面氧化膜并增大待焊接觸面積，促進異種金屬之間的互相擴散和化學反應，形成更為可靠的冶金結合。特別是，通過擴散焊接與機械連接復合作用，形成異種金屬間的高強度接頭。

本發明采用的工藝方法簡單，成本低，適用于多體系的異種金屬連接。

附圖說明

圖1為實施例一步驟一中采用冷金屬過渡方法對不銹鋼鋼板表面進行毛化后的側視圖；

圖2為實施例一步驟一中采用冷金屬過渡方法對不銹鋼鋼板表面進行毛化后的俯視圖；

圖3為實施例一所獲得的接頭界面組織結構背散射圖。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式一種金屬表面冷金屬過渡毛化后與異種金屬連接的方法，按以下步驟進行的：

一、制備毛化表面：采用冷金屬過渡方法對金屬A表面進行毛化處理，得到毛刺間的橫向及縱向中心距離均為2mm～5mm，分布密度為4～16個/cm²，高度為1～10mm的表面毛刺，獲得表面毛化后的金屬A；

二、表面清理：將金屬B的連接界面依次采用400#、800#、1000#和1500#砂紙進行表面打磨5～15min，然后清洗；

將表面毛化后的金屬A采用鋼刷對毛化區域進行打磨5～15min，然后放入丙酮中超聲清洗5～20min后烘干；

三、裝配：金屬A和金屬B采用平行接頭或搭接接頭的形式進行裝配，裝配好的構件放入真空擴散焊爐中，施加2～8MPa壓力；