[發明專利]一種鍍鎳?鋅復合鍍層的鋼/鋁釬焊方法

在審

• 申請號: 201710481394.0
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107262862A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 陳樹海;李巖;黃繼華;楊健
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B23K1/005
• 分類號: B23K1/005;B23K1/20;B23K103/20;C25D5/12
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明涉及一種鍍鎳-鋅復合鍍層的鋼/鋁釬焊方法，屬于異種材料連接領域。

背景技術

近年來，能源危機與環境問題越來越嚴重，在保證安全性能的前提下，輕量化已經成為一種必然趨勢。而鋁/鋼復合結構具有質量輕、強度高等優點，在航空航天、船舶、汽車制造等領域正日益受到廣泛的關注，顯示出良好的應用前景。

然而，鋼/鋁異種金屬由于熱物理化學性能的差異，且在焊接過程中極易形成脆性金屬間化合物。采用釬焊是抑制鋼/鋁異種金屬焊接脆性金屬間化合物形成的有效方法，但是不能完全避免。而且液態鋁在固態鋼表面的潤濕鋪展性較差，采用釬焊的方法時必須使用釬劑或鋼表面鍍鋅。傳統鍍鋅鋼雖然能夠提高耐腐蝕性并提高鋼/鋁的可焊性，但對于導致焊接接頭強度不足的金屬間化合物層的問題收效甚微。因此，在改善液態鋁對固態鋼表面的潤濕鋪展性的基礎上，改善鋼/鋁冶金反應和是鋼/鋁異種金屬焊接亟待解決的問題。

本發明提出一種新的鋼母材鍍鎳-鋅復合鍍層的釬焊方法，同時實現鍍鋅層促進液態鋁的潤濕鋪展與鍍鎳層抑制/改性脆性金屬間化合物雙重功能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中釬焊技術應用于鋁合金和鋼材焊接時接頭產生的脆性金屬間化合物以及釬料鋪展不充分的缺陷，通過引入鍍鎳層來抑制鋼/鋁元素的擴散，緩解反應的進行，通過改善冶金反應來提高接頭力學性能。而鋅元素由于熔點低，在熱源的影響下形成液態鋅層影響釬料在母材上的流動，進而提高釬料在母材上的潤濕性，實現無釬劑連接，而本發明將鍍鎳層與鍍鋅層的優點相結合，從而提供一種提高接頭性能以及釬料在母材上鋪展性的焊接前母材處理方法。

一種鍍鎳-鋅復合鍍層的鋼/鋁釬焊方法，其特征在于：具體步驟如下：

A.在鋼母材的焊接面上電鍍形成鍍鎳層，其厚度為0.1μm～300μm；

B.在帶有鎳鍍層的鋼母材的焊接面上電鍍形成鍍鋅層其厚度為0.1μm～300μm；

C.焊接。

進一步的，鍍鎳層和鍍鋅層涉及的方法包括電鍍、化學鍍、熱浸鍍、化學氣相沉積、磁控濺射、熱噴涂方法。

進一步的，步驟C所述的焊接包括爐中釬焊、感應釬焊、火焰釬焊、電弧焊、激光焊以及各種復合熱源焊接方法。

本發明提供的鋼母材鍍鎳/鋅復合鍍層的鋼/鋁連接方法，具有以下特點：

在接頭處鍍鎳層參與了反應，有效阻隔焊接過程中鋼/鋁元素的擴散，抑制了鋼/鋁脆性金屬間化合物的生成，改善冶金反應，提高接頭力學性能；最外層鍍鋅層的加入使得釬料與熔化的鋅熔合，借助熔化的鋅元素良好的流動性使得釬料在鋼母材上的鋪展性得到了顯著提高，實現了無釬劑連接。此外，使用該方法的焊接溫度需在420℃以上，以保證鍍鋅層能夠熔化發揮作用。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易理解，下面根據本發明的特點并結合附圖，對本發明做進一步詳細的說明，其中：

圖1為本發明在鋼母材上形成鎳-鋅復合鍍層的示意圖，圖中標記表示為：1-鋼母材；2-鍍鎳層；3-鍍鋅層。

圖2為采用本發明提供的方法對鋼鋁進行焊接，連接方式為對接的示意圖，圖中標記表示為：4-焊絲輸送裝置；5-熱源；6-對接部位放大示意圖；7-帶有鎳/鋅復合鍍層的鋼板；8-鋁板。

圖3為采用本發明提供的方法對鋼鋁進行焊接，連接方式為搭接的示意圖，圖中標記表示為：9-焊絲輸送裝置；10-熱源；11-搭接部位放大示意圖；12-帶有鎳/鋅復合鍍層的鋼板；13-鋁板。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的描述，但本發明不僅僅局限于以下實施例。

【實施例1】

實施例提供一種用于鋁合金板和鋼板采用激光-CMT復合焊接方法對Q235鋼板和5052鋁合金進行有效連接的方法，接頭形式為對接，其中所述焊接前母材處理方法以及焊接過程包括以下步驟：

A.將鋼板、鋁板打磨光滑，丙酮去油污；

B.將處理干凈的鋼板經酸洗、活化后浸入含鎳的電解液中，制備厚度為0.1μm～300μm的鎳層；

C.將鍍鎳后的鋼板沖洗干凈后，侵入含鋅的電解液中，在鍍鎳的鋼板上制備厚度為0.1μm～300μm的鍍鋅層；

D.將處理好的鋼板與鋁板以對接的形式裝夾在工作臺上，兩板之間無間隙，激光光板和焊槍對準兩板對接處；

E.調整CMT焊機參數，激光功率以及焊接速度進行焊接。