[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于鋁銅異種材料焊接的自釬劑釬料及焊接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110305954.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN112975204B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盛婕;盛永旺;汪彬;蔣飛祿;吳文彬;金建風(fēng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江永旺焊材制造有限公司
• 主分類號(hào): B23K35/28
• 分類號(hào): B23K35/28;B23K1/00
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 田靜

本發(fā)明公開一種應(yīng)用于鋁銅異種材料焊接的自釬劑釬料，按照質(zhì)量份數(shù)包括以下物質(zhì)：70份至80份Al；4份至8份Si；9份至12份Cu；20份至30份Zn；12份至18份Sn；2份至8份Bi；1份至3份P；本發(fā)明還公開了焊接方法，包括以下步驟：步驟一、分別去除鋁焊件和銅焊件表面的氧化層；步驟二、經(jīng)過步驟一的鋁焊件表面涂覆有所述的釬料得預(yù)置層；經(jīng)過步驟一的銅焊件表面涂覆有金屬過渡層；步驟三、將經(jīng)過步驟二的鋁焊件和銅焊件定位，焊接，退火，得目標(biāo)產(chǎn)品；該發(fā)明將無需釬劑的釬料預(yù)置于鋁焊件配合銅焊件表面的金屬過渡層，焊接，釬料的潤(rùn)濕性好，無釬劑殘留，釬縫品質(zhì)高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁銅異種材料連接技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用于鋁銅異種材料焊接的自釬劑釬料及焊接方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，需要將不同性能的材料焊接成復(fù)合零部件，以期達(dá)到既能滿足各種性能要求，又能節(jié)約貴重材料，降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)。Cu及其合金具有優(yōu)良的塑性、導(dǎo)熱、導(dǎo)電和耐腐蝕性能，但Cu及其合金在我國(guó)屬于稀缺金屬，價(jià)格相對(duì)昂貴。Al及其合金具有密度低、強(qiáng)度高、耐腐蝕、熱導(dǎo)和電導(dǎo)率高以及加工性能良好等特點(diǎn)，價(jià)格比Cu便宜。因此將Cu、Al及其合金連接制成復(fù)合接頭，不但能減輕構(gòu)件的重量、節(jié)約貴重金屬材料，而且能發(fā)揮各自的性能優(yōu)勢(shì)。Al/Cu異種金屬的連接部件廣泛應(yīng)用于制冷、電力、化工和航空航天工業(yè)中，具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用前景。

Al、Cu二者存在較大的物理及化學(xué)性能上的差異。工業(yè)純Al的熔點(diǎn)為660℃，工業(yè)純Cu的熔點(diǎn)為1083℃；Al和Cu在液態(tài)無限互溶，而在固態(tài)下固溶度有限；Al、Cu的熔化潛熱和膨脹系數(shù)相差很大。采用傳統(tǒng)熔化焊的方法焊接Al/Cu接頭時(shí)，無法克服Al和Cu的物理及化學(xué)性質(zhì)相差大、接頭易氧化、在釬縫區(qū)形成脆性金屬間化合物和氣孔等難題。激光焊能減少金屬間化合物的生成，但焊接過程產(chǎn)生大的溫度梯度，易形成較高的殘余應(yīng)力，影響接頭的力學(xué)性能。采用固態(tài)焊接的攪拌摩擦焊時(shí)，相對(duì)容易獲得質(zhì)量較高的釬縫接頭，但焊接成本和焊接效率偏低，而且攪拌摩擦焊需在焊接構(gòu)件上施加壓力，而對(duì)于大多數(shù)Al/Cu異種材料構(gòu)件，攪拌摩擦焊接方法無法施焊，因此不適合對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)件焊接。

使用釬焊焊接Al/Cu接頭仍然是目前最為實(shí)際和有效的方式。Al和Cu熔點(diǎn)相差424℃，線脹系數(shù)相差40%以上，電導(dǎo)率相差70%以上，彈性模量也相差40%以上。釬焊過程是一個(gè)快速加熱冷卻的過程，由于線脹系數(shù)差異巨大，導(dǎo)致在升溫過程中Al和Cu的熱變形不同，Al的變形要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Cu，釬焊完成后降溫的過程中，Al的收縮變形明顯大于Cu，由于Al和Cu的彈性模量的差異還將導(dǎo)致嚴(yán)重的接頭應(yīng)力。焊接接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和窄的釬焊工藝對(duì)Al/Cu接頭現(xiàn)場(chǎng)焊接操作是巨大的考驗(yàn)。Al/Cu接頭鋁合金表面很容易產(chǎn)生致密的Al₂O₃薄膜，由于薄膜的存在，Al/Cu釬焊結(jié)合時(shí)釬縫熔合效果不佳，釬焊接頭質(zhì)量差。這些情況的產(chǎn)生都將嚴(yán)重威脅接頭的質(zhì)量和性能。急需研發(fā)出能夠有效解決Al/Cu釬焊接頭質(zhì)量問題的新型釬焊連接方法并產(chǎn)業(yè)化，切實(shí)保證Al/Cu異種材料構(gòu)件的可靠性和穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種應(yīng)用于鋁銅異種材料焊接的自釬劑釬料，該發(fā)明通過組分之間的配合提高釬料的潤(rùn)濕性，無需釬劑，無釬劑殘留，利于獲得高品質(zhì)釬縫。

為解決此技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種應(yīng)用于鋁銅異種材料焊接的自釬劑釬料，按照質(zhì)量份數(shù)包括以下物質(zhì)：

Al 70份至80份；

Si 4份至8份；

Cu 9份至12份；

Zn 20份至30份；

Sn 12份至18份；

Bi 2份至8份；