[發(fā)明專利]一種銅薄材超聲波點焊連接方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811441565.8
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109365982A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 倪增磊
• 申請（專利權(quán)）人: 華北水利水電大學(xué)
• 主分類號: B23K20/10
• 分類號: B23K20/10;B23K20/22
• 代理公司: 洛陽公信知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 逯雪峰

本發(fā)明提供了一種銅薄材超聲波點焊連接方法，在對銅薄材進行超聲波點焊連接時，在銅薄材之間添加一厚度為2～50μm的納米銅顆粒，在銅薄材之間添加納米銅顆粒進行超聲波點焊連接時，其焊接時間為0.2～1.6s，焊接壓力為20～70psi，焊接振幅為20～65μm；本發(fā)明采用納米銅顆粒作為中間層來解決超聲波點焊過程中存在的問題，具體表現(xiàn)為解決在之前的薄材銅超聲波點焊的研究中，在提高焊接界面的結(jié)合面積的同時，焊接接頭的有效厚度大幅度下降的問題；本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)提高超聲波點焊界面結(jié)合面積的同時而不犧牲焊接接頭有效厚度的目標，從而達到提高超聲波點焊接頭力學(xué)性能的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種銅薄材超聲波點焊連接方法。

背景技術(shù)

近年來隨著世界環(huán)境污染、氣候變暖及全球能源危機的不斷加劇，節(jié)能減排、綠色發(fā)展等環(huán)保問題越來越受到人們的重視。純電動汽車具有無尾氣排放、節(jié)能環(huán)保、使用成本低等優(yōu)點，已成為現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展的一個重要方向。動力鋰離子電池組作為純電動汽車的核心部件，其質(zhì)量和容量決定著純電動汽車的穩(wěn)定性、供電性能及安全性。根據(jù)純電動汽車對動力鋰離子電池組功率和容量的要求，動力鋰離子電池組一般有幾百甚至上千個鋰離子電池單體組成。同時，一定數(shù)量的電池單體通過串聯(lián)和并聯(lián)構(gòu)成一個電池單元，然后電池單元通過導(dǎo)電條連接進而組成電池組。在動力鋰離子電池組裝制造過程中有大量的焊接接頭，當焊接接頭強度不足時，將造成電池組內(nèi)部電阻增大，不能有效的供電；當焊接過度，導(dǎo)致焊接熱量過大、電池芯電極蓋被焊穿，容易造成電解液泄漏和電池組電路短路，電池組可能發(fā)生燃燒或爆炸，嚴重影響到使用者的安全，因此焊接質(zhì)量其對電池組的性能起著決定性的作用。

銅薄材是鋰電池極片的主要原材料，因此，在鋰電池組中有大量的銅薄材與銅薄材之間的焊接接頭。超聲波點焊較電阻點焊、攪拌摩擦點焊、熔焊的焊接時間短、能耗低、環(huán)保、無焊接氣孔等優(yōu)點，適用于薄材銅之間的連接。在之前的薄材銅超聲波點焊的研究中，通常通過改變焊接工藝參數(shù)（焊接時間/能量、焊接壓力、焊接振幅）及焊頭或焊接底座的形狀尺寸來提高焊接界面的結(jié)合面積，從而提高焊接接頭的力學(xué)性能。但是，在提高焊接界面的結(jié)合面積的同時，焊接接頭的有效厚度將大幅度下降，其不利于焊接接頭力學(xué)性能的提高。因此亟需采用一種既能提高焊接界面的結(jié)合面積，同時又不犧牲焊接接頭有效厚度的焊接方法，從而達到提高焊接接頭力學(xué)性能的目的。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種銅薄材超聲波點焊連接方法，提高超聲波點焊界面結(jié)合面積的同時而不犧牲焊接接頭有效厚度，從而達到提高超聲波點焊接頭力學(xué)性能的目的。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明提供一種銅薄材超聲波點焊連接方法，其特征在于：在待焊接的銅薄材之間添加納米銅顆粒，添加的納米銅顆粒的厚度為2～50 μm；納米銅顆粒添加之后，對添加納米銅顆粒的銅薄材進行超聲波點焊連接，焊接時間為0.2～1.6 s，焊接壓力為20～70 psi，焊接振幅為20～65 μm。

進一步的，所述銅薄材的材質(zhì)為純銅、鍍鎳銅中的一種。

進一步的，所述銅薄材厚度為0.1～3.5 mm。

進一步的，所述納米銅顆粒的粒徑為5～100 nm。

進一步的，所述納米銅顆粒通過印刷的方式涂覆到待焊接的銅薄材表面。

進一步的，銅薄材之間的連接方式為搭接，搭接為兩層銅薄材或多層銅薄材之間的連接，搭接為兩層銅薄材或多層銅薄材時，納米銅顆粒添加于兩層或相鄰的兩層銅薄材之間。

進一步的，所述超聲波焊機的焊頭形狀為圓形、正方形、長方形和多邊形中的一種。