[發明專利]一種高強耐腐蝕鋁銅接頭的釬焊工藝

有效

• 申請號: 201711308056.3
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108326384B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 莢愛明;丁永貴;汪亮亮;左洪流
• 申請（專利權）人: 蚌埠市啟典金屬制品有限公司
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K1/20
• 代理公司: 合肥廣源知識產權代理事務所(普通合伙) 34129
• 代理人: 羅滬光

本發明屬于鋁銅焊接技術領域，具體涉及一種高強耐腐蝕鋁銅接頭的釬焊工藝，選用高頻釬焊，所述銅母材焊接部分采用激光熔覆工藝在其表面制備二硼化鈦涂層；工藝參數為：加熱功率為8?10kW，同時配合25?50kGy的γ?射線輻照，焊接時間為18?22s，釬縫間隙為0.16?0.18mm；在釬焊過程中通入預熱后的氮氣，保證釬焊爐內氧氣的濃度控制在0.002%以下。本發明相比現有技術具有以下優點：通過在銅母材表面熔覆二硼化鈦涂層使釬焊接頭的強度增大，增強銅母材與釬料之間的抗腐蝕性能；調整釬料成分，使釬料在銅母材和鋁母材上鋪展性較好，界面組織狀貌主要為筍狀，釬焊接頭強度增加，抗腐蝕性好，適用范圍廣。

技術領域

本發明屬于鋁銅焊接技術領域，具體涉及一種高強耐腐蝕鋁銅接頭的釬焊工藝。

背景技術

金屬銅具有良好的導電性能、導熱性能，良好的常溫和低溫塑性，以及對大氣、海水的耐腐蝕性，是制造電器開關、電氣設備、電線和電纜的良好材料，但是隨著工業的發展，銅的資源型短缺嚴重，銅的價格越來越昂貴，因此，材料科學與工程人員積極尋找以鋁代銅等方法，從物理性能上說，鋁以及鋁合金同樣具有優異的物理特性和一定的機械性能，如熱導率高、電導率高、耐腐蝕能力強，并具有密度低、比強度高的特性，鋁的價格要比銅低很多，但想得到高質量的鋁銅連接件，首先需要了解鋁銅連接的困難以及結合機理；具體的，鋁銅連接在空調制冷、電力等行業有廣闊的應用前景，目前鋁銅連接常用的壓力焊存在工藝復雜、生產成本高等問題，釬焊相比壓力焊有明顯優勢，但目前鋁銅釬焊連接效果差，現有技術中通過錫基加銀釬料和鋅錫釬料，配合鋁反應釬劑，可以制備強度性能較高的鋁銅釬焊接頭，但其抗腐蝕性能價差，鋅鋁釬料釬焊鋁銅接頭的抗腐蝕性能較好，但強度較低，限制了其應用范圍，因此，需要對鋁銅釬焊工藝進一步研究，以擴大鋁銅連接的應用范圍。

發明內容

本發明的目的是針對現有的問題，在研究中發現，接頭總是在銅母材與釬料層的接合處斷裂，說明銅側界面是接頭的最脆弱處，從焊縫組織看，大量鋁初晶從鋁測界面上生長，因此釬料層與鋁母材結合強度高，而銅側界面上總是生成金屬間化合物，這些化合物是脆性相，受拉時易斷裂，因此，需要針對這一問題提供了一種高強耐腐蝕鋁銅接頭的釬焊工藝。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種高強耐腐蝕鋁銅接頭的釬焊工藝，選用高頻釬焊，所述銅母材焊接部分采用激光熔覆工藝在其表面制備厚度為0.2-0.3mm的二硼化鈦涂層；工藝參數為：釬料成分為，鋅含量78.5wt%、鋁含量12.6wt%、銅含量5.7wt%、鈀含量3.2wt%；加熱功率為8-10kW，同時配合25-50kGy的γ-射線輻照，焊接時間為18-22s，釬縫間隙為0.16-0.18mm；在釬焊過程中通入預熱后的氮氣，保證釬焊爐內氧氣的濃度控制在0.002%以下；釬焊完成后繼續通入氮氣對其冷卻，氮氣溫度不低于160℃，當工件冷卻至200±5℃后，將工件放入風冷卻室中冷卻至室溫即可。

作為對上述方案的進一步改進，所述二硼化鈦涂層所用混合粉由銅粉和二硼化鈦粉末在球料比為8:1的混料機中球磨混合，其中二硼化鈦粉末是銅粉重量的1.2-2.5%；所述銅粉的粒度范圍為200-350μm，二硼化鈦粉末的粒度范圍為2-8μm；所述二硼化鈦涂層與銅基體為冶金結合，組織致密，涂層垂直純銅表面存在柱狀晶，其中交界處柱狀晶少，成核率高，在釬焊過程中，與釬料接頭界面為筍狀結構，在附近銅含量升高，促進CuAl₂相的形核，且其相形貌變小，使其裂紋難以擴展，進而接頭強度升高。

作為對上述方案的進一步改進，所述激光熔覆的電流為350A，脈沖為5.5ms，頻率為7Hz，光斑的大小為2mm，掃描速率為4mm/s。

作為對上述方案的進一步改進，所述感應發熱墊片為規格為25mm×25mm×0.3mm的430不銹鐵片。

作為對上述方案的進一步改進，所述銅母材和鋁母料在使用前用有機溶劑蒸汽中脫脂，機械攪拌清洗后烘干；所述釬焊完成后，通入的氮氣溫度為180±5℃。