[發明專利]一種Sn-Zn合金作為中間反應材料層的鋁鎂異質合金的超聲輔助焊接方法

在審

• 申請號: 201811536737.X
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109365988A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 賴志偉
• 申請（專利權）人: 東莞市新瑪博創超聲波科技有限公司
• 主分類號: B23K20/10
• 分類號: B23K20/10;B23K20/22;B23K20/24
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 林曉宏

1.一種Sn-Zn合金作為中間反應材料層的鋁鎂異質合金的超聲輔助焊接方法，包括待焊接母材和中間反應材料層，其特征在于：待焊接母材分別選用鎂合金和鋁合金，中間反應材料層選用Sn-Zn系合金；

表面處理步驟，將待焊接母材的待焊接面進行機械打磨和超聲清洗；

焊接前組裝步驟，中間反應材料層位于兩個待焊接母材的待焊接面之間，中間反應材料層分別與待焊接母材的待焊接面接觸，形成待焊接組件，待焊接組件組裝完成；

上機固定步驟，將待焊接組件放置在超聲焊接設備的加工平臺，并使超聲工具頭壓緊在待焊接組件的上部；將超聲工具頭向待焊接組件縱向方向施加壓力，壓力值為0.1-0.2MPa；

待焊接組件反應步驟，在大氣環境下，通過超聲工具頭將焊接超聲傳導至待焊接組件，對待焊接組件進行加載超聲及感應加熱，焊接超聲的功率控制在200-500W，焊接超聲的頻率控制在10-30kHz，同時通過感應加熱設備升溫中間反應材料層，感應加熱設備功率控制在4-6kW，感應加熱設備頻率控制在200-250kHz，將中間反應材料層的反應溫度升溫至335-345℃，對待焊接組件施加焊接超聲作用時間為4-15秒；

焊接組件完成步驟，對中間反應材料層取消保溫和對待焊接組件取消焊接超聲波，保持對待焊接組件施加壓力，在大氣環境中冷卻至室溫，得到焊接成品。

2.根據權利要求1所述的一種Sn-Zn合金作為中間反應材料層的鋁鎂異質合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：所述中間反應材料層Sn-Zn合金中的Zn含量為5％-23％。

3.根據權利要求2所述的一種Sn-Zn合金作為中間反應材料層的鋁鎂異質合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：其中一所述待焊接母材選用6160鋁合金，另外一所述待焊接母材選用ME20M鎂合金。

4.根據權利要求3所述的一種Sn-Zn合金作為中間反應材料層的鋁鎂異質合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：在所述待焊接組件反應步驟中，優選地，將所述中間反應材料層的反應溫度升溫至340℃，對待焊接組件施加焊接超聲作用時間為5-10秒。

5.根據權利要求4所述的一種Sn-Zn合金作為中間反應材料層的鋁鎂異質合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：在所述待焊接組件反應步驟中，所述待焊接母材鎂合金中的Mg原子溶解與所述中間反應材料層中的Sn結合形成Mg2Sn化合物，所述待焊接母材鋁合金中的Al原子溶解與中間反應材料層中的Zn結合成為α-Al固溶體。

6.根據權利要求5所述的一種Sn-Zn合金作為中間反應材料層的鋁鎂異質合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：在所述待焊接組件反應步驟中，所述Mg2Sn化合物生長形成Mg2Sn層，Mg2Sn層的厚度為1-10μm。

7.根據權利要求1-6之一所述的一種Sn-Zn合金作為中間反應材料層的鋁鎂異質合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：在所述表面處理步驟中，對所述待焊接母材的所述待焊接面進行打磨，選用400-1500目的砂紙對待焊接面進行打磨；待焊接母材放置于濃度為90-100％丙酮溶液中并使用清洗超聲波進行超聲清洗，超聲清洗時間為10-20分鐘。

8.根據權利要求7所述的一種Sn-Zn合金作為中間反應材料層的鋁鎂異質合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：在所述上機固定步驟中，將所述超聲工具頭的壓力值設置為0.15MPa。

9.根據權利要求8所述的一種Sn-Zn合金作為中間反應材料層的鋁鎂異質合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：所述待焊接母材包括上基板待焊接母材和下基板待焊接母材，上基板待焊接母材放置于所述中間反應材料層的上面，下基板待焊接母材放置于中間反應材料層的下面，上基板待焊接母材的尺寸設置為16mm*16mm*3mm，下基板待焊接母材的尺寸設置為20mm*20mm*3mm。

10.根據權利要求1所述的一種Sn-Zn合金作為中間反應材料層的鋁鎂異質合金的超聲輔助焊接方法，其特征在于：作為優選地，所述焊接前組裝步驟，稱取做成95-105μm厚度的中間反應材料層的Sn-Zn合金，將Sn-Zn合金放置于所述待焊接母材為鋁合金的待焊接面，形成初步組件，通過超聲工具頭將預涂超聲波傳導至初步組件，對初步組件進行加載超聲及預涂加熱，預涂超聲波的功率控制在200-500W，預涂超聲波的頻率控制在10-30kHz，同時通過預涂加熱設備升溫Sn-Zn合金，預涂加熱設備功率控制在4-6kW，預涂加熱設備頻率控制在200-250kHz，將Sn-Zn合金的溫度加熱至高出Sn-Zn合金熔點20-50℃，對初步組件施加預涂超聲作用時間為2-4秒，初步組件在空氣中冷卻凝固后打磨平整，形成打磨平整面，將待焊接母材為鎂合金的待焊接面與中間反應材料層的打磨平整面抵貼，形成待焊接組件。