[發(fā)明專利]基于偏晶反應(yīng)的聲致瞬間液相焊接方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710393705.8
• 申請(qǐng)日: 2017-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN108927608A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王謙;張兆芃;朱琳;宋浦豐;周小玉;唐新宇;胡婭;郎強(qiáng);付陽;胡廣帥;張雪松;潘春婷;劉新悅;許普凱;范曉宇;李要光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K31/12
• 分類號(hào): B23K31/12
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 陳昌娟

1.一種基于偏晶反應(yīng)的聲致瞬間液相焊接方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)對(duì)中間層(3)和2個(gè)待焊的母材(2)表面進(jìn)行清潔，裝夾所述中間層(3)和母材(2)，以使2個(gè)所述母材(2)分別位于所述中間層(3)的上、下表面，形成“母材(2)/中間層(3)/母材(2)”的結(jié)構(gòu)，其中，所述母材(2)為金屬材料或非金屬材料，所述中間層(3)為能夠與該母材(2)發(fā)生偏晶反應(yīng)的材料；

2)在大氣環(huán)境下，對(duì)步驟1)中所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度升至預(yù)定溫度時(shí)，超聲波換能器(1)對(duì)所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行超聲波作用并沿垂直于待焊面的方向施加壓力，其中，所述預(yù)定溫度高于共晶反應(yīng)溫度且低于偏晶反應(yīng)溫度，以使所述母材(2)與中間層(3)發(fā)生偏晶反應(yīng)；

3)待所述母材(2)與中間層(3)發(fā)生偏晶反應(yīng)并生成液相后，停止加熱，超聲波換能器(1)繼續(xù)對(duì)所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行超聲波作用并施加壓力，待所述結(jié)構(gòu)冷卻至室溫后，停止超聲波作用和施加壓力，完成焊接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲致瞬間液相焊接方法，其特征在于，在所述步驟1)中，所述中間層(3)的厚度為0.01～1mm，優(yōu)選為0.2～0.5mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲致瞬間液相焊接方法，其特征在于，在所述步驟1)中，2個(gè)所述母材(2)為相同材質(zhì)或不同材質(zhì)，所述母材(2)為純鋁、鋁合金、純銅、銅合金或金屬基復(fù)合材料，所述中間層(3)為純銦金屬層、銦基金屬層、純鉍金屬層、鉍基金屬層、純鉛金屬層或含鉛金屬層。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲致瞬間液相焊接方法，其特征在于，在所述步驟1)中，清潔所述母材(2)的方法為：去除所述母材(2)表面的有機(jī)物和氧化膜，進(jìn)行拋光，用丙酮或酒精擦洗所述母材(2)表面后烘干；清潔所述中間層(3)的方法為：用丙酮或酒精對(duì)所述中間層(3)進(jìn)行超聲波清洗，烘干。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲致瞬間液相焊接方法，其特征在于，在所述步驟2)中，所述壓力的壓強(qiáng)為0.1～5.0MPa，優(yōu)選0.15～2MPa。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聲致瞬間液相焊接方法，其特征在于，在所述步驟2)中，通過外加熱源(4)對(duì)步驟1)中所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱，所述外加熱源(4)為電弧、激光、電子束、熱傳導(dǎo)或熱輻射。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聲致瞬間液相焊接方法，其特征在于，在所述步驟2)中，超聲波的振動(dòng)頻率為20～100kHz，優(yōu)選70～100kHz，超聲波換能器(1)的輸出振幅為1～20μm，優(yōu)選15～20μm，超聲波發(fā)生器的輸出功率為0.1～5kW。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聲致瞬間液相焊接方法，其特征在于，所述超聲波換能器(1)對(duì)所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行超聲波作用的時(shí)間為0.1-100s。

9.如權(quán)利要求1～8中任意一項(xiàng)所述聲致瞬間液相焊接方法在減少焊接時(shí)間中的應(yīng)用，其特征在于，焊接時(shí)間小于100s。

10.如權(quán)利要求1～8中任意一項(xiàng)所述聲致瞬間液相焊接方法在焊接中的應(yīng)用，其特征在于，當(dāng)母材(2)中含有增強(qiáng)相時(shí)，在超聲波的作用下所述增強(qiáng)相進(jìn)入焊縫。