[發明專利]鋁合金等強度擴散連接方法

無效

• 申請號: 201410328096.4
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN104084691A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 熊江濤;李京龍;張賦升;王昌盛
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B23K20/14
• 分類號: B23K20/14;B23K20/24;B23K103/10
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種擴散連接方法，特別是涉及一種鋁合金等強度擴散連接方法。

背景技術

鋁合金與鋁合金的擴散連接在精密零件分層實體制造領域具有巨大的應用潛力。對于鋁及鋁合金的擴散連接，由于初次清理后高活性的鋁合金表面極易形成二次氧化，生成納米級的Al₂O₃膜，盡管此二次氧化膜的厚度極薄，但其具有高的熱穩定性(Al₂O₃其熔點為2060℃)，因此難于在擴散焊溫度(500～600℃)和真空條件下，分解進入環境或基體，進而阻礙被連接界面的原子擴散與冶金結合，成為擴散接頭強度降低的主要因素。因此擴散焊時技術難度大，其應用受到限制，如何去除待焊面的氧化膜或減小氧化膜的不利影響，一直是工程研究的重點，鋁合金傳統的擴散連接方法主要集中在三個方面：第一，增加焊接壓力或表面粗糙度(文獻1“Zuruzi?A?S,Li?H,Dong?G.Effects?of?surface?roughness?on?the?diffusion?bonding?of?Al?alloy6061in?air[J].Materials?Science?and?Engineering:A,1999,270(2):244-248”)；第二，加入活性金屬作為中間層(文獻2“Shirzadi?A?A,Assadi?H,Wallach?E?R.Interface?evolution?and?bond?strength?when?diffusion?bonding?materials?with?stable?oxide?films[J].Surface?and?interface?analysis,2001,31(7):609-618.”)；第三，采用瞬間液相擴散焊(TLP)的方法(文獻3“Cooke?K?O,Khan?T?I,Oliver?G?D.Transient?liquid?phase?diffusion?bonding?Al-6061using?nano-dispersed?Ni?coatings[J].Materials&Design,2012,33:469-475”)。而對于鋁合金功能零件的分層實體制造，要求在不引入其他材料以降低成本的同時接頭變形量要小，以上傳統的擴散連接方法均不能達到鋁合金功能零件分層實體制造的要求。

文獻4“Wu?Y?E,Lo?Y?L.Surface?protection?for?AA8090aluminum?alloy?by?diffusion?bonding[J].Theoretical?and?applied?fracture?mechanics,2002,38(1):71-79”指出了一種鋁合金擴散焊的焊前表面處理方法，即在AA8090擴散焊中采用在待焊表面涂覆乙醇液膜的方式防止表面的二次氧化，焊后接頭強度為158.4MPa，達焊后母材強度的79％，高于采用傳統清理方法得到的接頭強度。但是由于乙醇液膜極易揮發且因為乙醇與水互溶使液膜中含有部分氧氣，其防止表面二次氧化的效果有待提高，而且此方法得到的接頭不易得到韌性拉伸斷口。

文獻5“Tan?C?S,Lim?D?F,Singh?S?G,et?al.Cu–Cu?diffusion?bonding?enhancement?at?low?temperature?by?surface?passivation?using?self-assembled?monolayer?of?alkane-thiol[J].Applied?Physics?Letters,2009,95(19):192108-192108-3”報道了采用烷基硫醇自組裝單分子有機液膜鈍化紫銅表面，成功地實現了Cu-Cu低溫擴散連接的增強。但是將這種表面緩釋技術應用到鋁合金擴散焊的焊前表面清理中還未見報導。

發明內容

為了克服現有擴散連接方法鋁合金連接接頭力學性能差的不足，本發明提供一種鋁合金等強度擴散連接方法。該方法采用己硫醇有機液膜鈍化去除氧化膜后的鋁合金待焊表面，通過Al-S鍵的結合使鋁合金待焊表面形成一單層的自組裝分子膜，防止鋁合金待焊件在裝爐及抽真空的過程中被二次氧化，當爐內升溫至154℃時己硫醇逸出鋁合金待焊表面并揮發使鋁合金待焊表面Al原子相互接觸，從而當達到擴散焊溫度時實現鋁合金的有效連接。本發明方法可以有效防止鋁合金表面的二次氧化，提高鋁合金擴散焊接頭的強度和延伸率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種鋁合金等強度擴散連接方法，其特點是采用以下步驟：