[發明專利]一種基于微弧氧化的合金室溫連接方法

有效

• 申請號: 201910398656.6
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110014271B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 郭衛兵;魏鑫;薛海濤;袁野
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;C25D11/06;C25D11/30;C25D11/26
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發明為一種基于微弧氧化的合金室溫連接方法。該方法包括如下步驟：將兩塊合金待焊面進行拋光，組裝形成待焊接頭，兩個待焊面的間隙為30～100μm；然后將組裝好的接頭浸入電解液中，兩塊合金并聯接正極、碳棒接負極，正負極之間間距為10mm～50mm，進行微弧氧化，使兩個待焊面分別向中心開始生長氧化膜，直至兩側氧化膜生長相遇形成接頭。本發明可以在室溫下對各種鋁合金進行連接，不僅能夠解決焊接熱循環帶來的母材軟化問題，而且解決了低溫釬焊接頭強度低的不足。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，尤其涉及一種基于微弧氧化的鋁合金室溫連接方法。

背景技術

鋁合金密度小、比強度高、導電導熱性能好，通過添加合金元素并進行熱處理可以顯著提高合金力學性能。在結構件上使用Al代替鋼能夠減輕重量、降低能耗，在電氣電子領域使用Al代替Cu，能夠顯著降低成本。因此鋁及其合金現在已經廣泛應用在汽車、航天航空、精密儀器和電子器件等領域。

在鋁合金應用的這些領域，都需要對鋁合金進行連接。然而，對于形變強化和熱處理強化的鋁合金，焊接熱過程在不同程度上都會對母材的力學性能產生影響。這主要是由于鋁合金在受到焊接熱循環會發生幾種軟化：1)對于非晶鋁合金，高于玻璃化溫度焊接時，鋁合金會由于發生晶化而導致軟化，而非晶鋁合金的玻璃化溫度一般在300℃以下；2)對于形變強化和細晶強化的鋁合金，焊接溫度高于再結晶溫度時，會發生再結晶導致的軟化，而純Al的再結晶溫度僅為150℃；3)對于熱處理強化的鋁合金，高于強化相重熔溫度，會發生強化相重熔導致的軟化。

因此，為了減少由于焊接熱循環導致的鋁合金軟化，需要盡可能的降低焊接溫度。因此目前鋁合金焊接的發展方向是如何降低焊接溫度，主要的解決辦法是低溫釬焊。

牛志偉等人(牛志偉,黃繼華,劉凱凱,等.Al-Si-Ge-Zn釬料釬焊6061鋁合金接頭組織與性能分析[J].焊接學報,2017,38(9):97-101.)在釬焊6061鋁合金時，采用新型Al-Si-Ge-Zn釬料將釬焊溫度控制在了570℃。哈爾濱工業大學陳偉等(陳偉.Sn-Zn釬料超聲釬焊鋁合金工藝及接頭強化機制研究[D].哈爾濱工業大學,2009.)設計使用Sn-xZn釬料，在超聲輔助作用下釬焊了2A12鋁合金，將鋁合金連接溫度降到300℃。馬鑫等人(馬鑫,李寶才,錢乙余.鋁的無鉛軟釬焊試驗研究[J].焊接,2008(03):47-54.)在Sn-0.7Cu釬料中加入1.5～2.5％(質量分數)的Ag，使用HAS500釬劑成功在260℃下釬焊了1060鋁，得到了強度較高的釬焊接頭。馮正林(馮正林.1060鋁軟釬焊用Sn基釬料合金的研究[D].華南理工大學,2018.)以Sn-0.1Al為釬料釬焊了1060鋁，同樣通過使用釬劑去除鋁表面氧化膜，使釬焊溫度降到231.85℃。

因此，據目前來看，鋁合金低溫連接使用的低溫釬料主要是Sn基釬料，但是Sn與Al的結合性差，接頭強度低，加入Zn、Al后強度可以提高，但是釬焊溫度至少高于230℃。仍然遠高于純Al的再結晶溫度，經歷焊接熱循環后鋁合金仍然會發生比較嚴重的軟化。

針對鋁合金的微弧氧化技術，沈雁等人(沈雁,劉桂香,謝榮.電參數對2A12鋁合金微弧氧化膜組織結構的影響[J].現代制造工程,2019(02):65-69)采用微弧氧化技術在2A12鋁合金表面制備了致密、平整的氧化膜。徐兵等人(徐兵,宋仁國.7075鋁合金基體粗糙度對微弧氧化陶瓷膜層表面質量的影響[J].金屬熱處理,2019,44(03):37-41)在恒壓下采用固定的氧化工藝對不同表面粗糙度的7075鋁合金進行微弧氧化處理，得到不同致密度的氧化膜。專利號CN201810332372的發明通過向常用微弧氧化電解液中加入納米二氧化鈦的方式使所制備的氧化膜更加致密。但是，由于當前微弧氧化技術對操作條件要求嚴格，僅在用于金屬表面生成氧化膜來起到改善金屬表面性質方面進行了研究，還未應用于金屬連接領域。

發明內容