一種鋁合金超聲半固態(tài)涂覆釬焊方法
【專利摘要】一種鋁合金超聲半固態(tài)涂覆釬焊方法，屬于焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，其特征在于本發(fā)明方法所需釬料為Sn-Pb-Zn-Ag-Cu釬料，該釬料的化學成分按重量百分比為SnPb共晶合金90～92％、AgCu共晶合金1.5～2％、Zn元素6～10％，余量為Bi。其過程包括打磨、清洗、定位、采用夾具固定鋁合金、超聲輔助鍍覆、冷卻、半固態(tài)施壓釬焊步驟。本發(fā)明的釬焊方法的釬焊接頭剪切強度最小可達101MPa。本發(fā)明的釬焊方法特別適合大面積鋁合金的釬焊，工藝簡單，保證良好的釬焊工藝性和接頭力學性能的，是一種具有良好的應用前景且簡單實用的鋁用低溫釬焊技術(shù)方案。
【專利說明】一種鋁合金超聲半固態(tài)涂覆釬焊方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種鋁合金超聲半固態(tài)涂覆釬焊方法，屬于焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鋁合金超聲半固態(tài)涂覆釬焊的技術(shù)方案。

【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金具有重量輕、耐腐蝕性好和導熱導電性能良好等特性。在航空、航天、電子、汽車、建材等軍用和民用工業(yè)領(lǐng)域的應用越來越廣泛。但是，由于鋁合金表面容易生成致密氧化層，釬料難以潤濕鋁合金表面，所以鋁合金的釬焊還局限于純鋁及6063等個別牌號上，大量的強度級別較高的鋁合金還是無法進行釬焊。另一方面，由于產(chǎn)品輕量化和美觀的需求，對鋁合金進行釬焊的需求越來越迫切，僅僅純鋁及6063等級別鋁合金的釬焊已經(jīng)不能滿足對結(jié)構(gòu)強度、剛度和美觀的技術(shù)要求，因此研究開發(fā)適合鋁合金釬焊的焊接方法是解決鋁合金構(gòu)件制造需解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]就目前來說，鋁合金釬焊方法主要有以下幾種，(I)硬釬焊法，硬釬焊法是利用450度以上釬料釬焊鋁合金。該種方法因為溫度長時間在450度以上，鋁合金母材會軟化。(2)軟釬焊法，硬釬焊法是利用450度以下釬料釬焊鋁合金。該種方法因為焊接強度較低，不適合大規(guī)模推廣。(3)激光輔助釬焊法，該方法是在現(xiàn)有釬焊方法的基礎(chǔ)上輔助上激光熱源，提高釬料潤濕性，從而提高潤濕效果，但該方法設(shè)備昂貴。(4)超聲輔助釬焊法，該方法是在現(xiàn)有釬焊方法的基礎(chǔ)上輔助上超聲振動，提高釬料潤濕性，從而提高潤濕效果。根據(jù)超聲是否與釬料直接接觸，該方法有超聲浸焊法和超聲輔助振動釬焊法。鋁合金的焊接面積主要是由超聲設(shè)備的容積決定的，該方法主要不能焊接大面積的鋁合金，且所連接強度不高，一般為30MPa左右。因此，研發(fā)一種具有優(yōu)良工藝性和接頭力學性能的鋁合金釬焊方法是鋁及鋁合金連接材料領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。
[0004]經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，趙振清、王春青、杜淼和黃毅等在《焊接學報》2005年第7期上發(fā)表的《LD31鋁合金電刷鍍SnPb釬料合金軟釬焊》，該文中提出采用在LD31表面電刷鎳阻擋層、銅改性層，將LD31鋁合金的連接轉(zhuǎn)化為銅的連接，在鍍銅層的表面電刷鍍SnPb釬料直接進行釬焊，該研究實現(xiàn)了鋁合金的低溫軟釬焊，接頭的抗剪強度可達20MPa。其不足在于:在釬焊鋁合金以前需要進行兩次電鍍工藝，工藝過程比較繁瑣。文章dingmin在《Materials Science and Technology》上發(fā)表的《Joining of 6061 aluminiumultrasonic soldered of Sn - Pb - Zn alloys》,該文章提出采用超聲輔助浸焊法焊接招合金，最大強度是54.36MPa。其不足在于:需要工件全部浸入，釬料較為浪費，且強度稍低。專利CN101284323B公開的《鈦合金與鋁合金或鋁基復合材料超聲預涂覆釬焊方法》，提出鋁合金或鋁基復合材料超聲預涂覆釬焊方法，工藝較復雜，且溫度較高，需要分別對鈦合金板和鋁合金或鋁基復合材料板上涂覆的釬料層進行打磨，打磨后的釬料層厚度均勻、平滑，對預覆的釬料厚度要求嚴格，且釬焊前涂層需要冷卻到室溫。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明一種鋁合金超聲半固態(tài)涂覆釬焊方法技術(shù)方案的目的在于:為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中工藝性不足和亟待解決的問題，從而提供一種保證良好的釬焊工藝性和接頭力學性能的，簡單實用的鋁合金超聲半固態(tài)涂覆釬焊技術(shù)方案。
[0006]本發(fā)明一種鋁合金超聲半固態(tài)涂覆釬焊方法，其特征在于是一種保證良好的釬焊工藝性和接頭力學性能的，簡單實用的鋁合金超聲半固態(tài)涂覆釬焊方法，其具體的工藝方法步驟為:
1)首先對本發(fā)明所采用的欲要進行釬焊的6061鋁合金進行打磨，然后進行清洗，露出金屬光澤，其打磨時間為:30-60s其清洗時間為:30-60s ；
2)采用常規(guī)夾具固定經(jīng)I)處理的欲要進行釬焊的6061鋁合金進行定位；
3)在空氣中將所需化學成分按重量百分比為SnPb共晶合金90?92%、AgCu共晶合金
1.5?2%、Zn元素6?10%，余量為Bi的Sn-Pb-Zn-Ag-Cu釬料熔化，且升溫至270_300°C備用;
4)超聲輔助鍍覆:開啟超聲，能量為300-900W，同時在2)所定位的鋁合金表面鍍覆3)所備用釬料，其釬焊表面鍍覆時間為30-60S ；
5)將4)鍍覆好的鋁合金冷卻至180-210°C后，使其呈半固態(tài)的狀態(tài)，接著在半固態(tài)下施加壓力0.1-0.5MPa，施壓時間為10-15S，完成釬焊。
[0007]本發(fā)明一種鋁合金超聲半固態(tài)涂覆釬焊方法，其優(yōu)點在于:采用本發(fā)明的釬焊方法的釬焊接頭剪切強度最小可達lOlMPa。本發(fā)明的釬焊方法特別適合大面積鋁合金的釬焊，工藝簡單，強度高，具有良好的應用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1本發(fā)明方法所制備接頭的典型宏觀金相圖

【具體實施方式】
[0009]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0010]本發(fā)明采用的釬料為Sn-Pb-Zn-Ag-Cu釬料，該釬料的化學成分按重量百分比為SnPb共晶合金90?92%、AgCu共晶合金1.5?2%、Zn元素6?10%，余量為Bi。
[0011]本發(fā)明實施例中采用的鋁合金為6061鋁合金。
[0012]實施方式1:
打磨待釬焊鋁合金表面時間為30s，清洗30s，露出金屬光澤。在空氣中將釬料熔化且升溫至280°C，開啟超聲，能量為600W，釬焊表面鍍覆時間為40S。將鍍覆好的鋁合金冷卻至200°C后，施加壓力0.3MPa，施壓時間為10S。
[0013]通過試驗在室溫下進行剪切強度測試，測試結(jié)果剪切強度為lOlMPa。
[0014]實施方式2:
打磨待釬焊鋁合金表面時間為45s，清洗45s，露出金屬光澤。在空氣中將釬料熔化且升溫至270°C，開啟超聲，能量為300W，釬焊表面鍍覆時間為30S。將鍍覆好的鋁合金冷卻至180°C后，施加壓力0.1MPa，施壓時間為10S。
[0015]通過試驗在室溫下進行剪切強度測試，測試結(jié)果剪切強度為105MPa。
[0016]實施方式3:
打磨待釬焊鋁合金表面時間為45s，清洗60s，露出金屬光澤。在空氣中將釬料熔化且升溫至300°C，開啟超聲，能量為900W，釬焊表面鍍覆時間為60S。將鍍覆好的鋁合金冷卻至210°C后，施加壓力0.5MPa，施壓時間為15S。
[0017]通過試驗在室溫下進行剪切強度測試，測試結(jié)果剪切強度為109MPa。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁合金超聲半固態(tài)涂覆釬焊方法，其特征在于是一種保證良好的釬焊工藝性和接頭力學性能的，簡單實用的鋁用低溫釬焊鋁合金超聲半固態(tài)涂覆釬焊方法，其具體的工藝方法步驟為: O首先對本發(fā)明所采用的欲要進行釬焊的6061鋁合金進行打磨，然后進行清洗，露出金屬光澤，其打磨時間為:30-60s其清洗時間為:30-60s ； 2)采用常規(guī)夾具固定經(jīng)I)處理的欲要進行釬焊的6061鋁合金進行定位； 3)在空氣中將所需化學成分按重量百分比為SnPb共晶合金90?92%、AgCu共晶合金1.5?2%、Zn元素6?10%，余量為Bi的Sn-Pb-Zn-Ag-Cu釬料熔化，且升溫至270_300°C備用; 4)超聲輔助鍍覆:開啟超聲，能量為300-900W，同時在2)所定位的鋁合金表面鍍覆3)所備用釬料，其釬焊表面鍍覆時間為30-60S ； 5)將4)鍍覆好的鋁合金冷卻至180-210°C后，使其呈半固態(tài)的狀態(tài)，接著在半固態(tài)下施加壓力0.1-0.5MPa，施壓時間為10-15S，完成釬焊。
【文檔編號】B23K1/20GK104400170SQ201410591200
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】丁敏, 于鑫業(yè), 邢文清, 王文先 申請人:太原理工大學