CN101596632B - 一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法 - Google Patents

一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钎焊工艺技术领域，特别涉及一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法。包括如下步骤：1)铝材的清洗；2)铜材的清洗工艺为；3)丝状钎料的清洗工艺为；4)电镀；5)烘烤；6)钎焊。本发明实现了在空气气氛中铝材和铜材的钎焊，本发明的方法具有成本低，易于实现工业化生产的特点。

Description

一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法
技术领域
本发明涉及钎焊工艺技术领域，特别涉及一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法。
背景技术
在自然界中，铜的导电性和导热性仅次于银而居第二位，铜与人的亲和性仅次于钛。所以，铜在电的传输、热量交换和生活用品领域获得了广泛的应用。但是，铜的过早、过度开发应用造成了铜的资源性短缺，这就促使人们开始寻找铜的替代品。在已经发现的金属中，铝的导电性和导热性仅次于银、铜、金，而居第四位。另一方面，铜在地壳中的含量(质量分数)为0.01％，铝的含量高达7.45％。因此，以铝代铜的研究和应用具有广泛的前景和深远的意义，有统计数据显示，铝铜异种金属接头组合形式在21世纪的应用，将占到常用异种金属接头组合形式的5.8％。在以铝代铜的应用中，铝铜的连接是必由之路。
然而，由于铝的氧化问题，铝材的钎焊，特别是在空气气氛中的钎焊，一直都是钎焊领域的难点问题。为了克服铝材的氧化问题，目前国内外的相关研究均是在真空或保护气氛中对铝材进行钎焊，但是这种方法存在一定的局限性，既成本太高，不利于工业化生产。
发明内容
针对现有技术在空气气氛中铝材的钎焊的氧化问题，本发明提供一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，包括如下步骤：
1)铝材的清洗工艺为：先用质量分数为10％的NaOH水溶液浸蚀需钎焊的铝材10～20min，溶液温度为40～60℃，然后将需要钎焊的铝材在体积比为3∶1的HNO3与HF的混合酸液中浸蚀5～15min，浸蚀温度为室温；
2)铜材的清洗工艺为：用体积比为1∶9的硝酸水溶液对需钎焊的铜材进行浸泡，温度为室温，然后用蒸馏水对浸泡过的铜材冲洗0.5～1min；
3)丝状钎料的清洗工艺为：用砂纸对丝状钎料进行打磨，将其表面的氧化膜除去，然后用蒸馏水对浸泡过的铜材冲洗0.5～1min：
4)电镀：采用瓦特溶液对需钎焊的铝材上电镀镍，镀液pH值为3.8～5.6；镀液温度为18～35℃；电流密度为：0.088A/cm2：
5)烘烤：将电镀后的需钎焊的铝材由室温升至150℃保温1.5h，升温速率为10℃/min；
6)钎焊：将钎剂均匀地涂于需钎焊的铝材和需钎焊的铜材的待焊表面上，通过垫片厚度来调节铝材和铜材之间的焊缝间隙，控制间隙范围在0.2～0.3mm，将铝材、铜材以及丝状钎料放入空气炉中进行钎焊，其中钎焊温度为325℃。
本发明使用的丝状钎料是Sn-Pb共晶丝状钎料，使用的钎剂型号为ND-620。
所述步骤1)的铝材的清洗工序，步骤2)的铜材的清洗工序，步骤3)的丝状钎料的清洗工艺顺序可以根据实际需要进行调整。
所述步骤4)中，镀镍层厚度为20um。
所述步骤6)中钎焊的保温时间为40min，升温速率为10℃/min。
本发明先对铝材进行清洗，然后通过在铝材上面电镀镍、烘烤，获得与基体结合良好的镀镍层，避免了铝材在后续工艺中被氧化，然后将铝材、铜材以及丝状钎料按要求装配好后放入空气炉中进行钎焊。实现了在空气气氛中铝材和铜材的钎焊，获得了性能良好的铝铜钎焊接头，本发明的方法具有成本低，易于实现工业化生产的特点。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
图2为钎焊试样装配示意图
具体实施方式
实施例1
一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)铝材1的清洗工艺为：先用质量分数为10％的NaOH水溶液浸蚀需钎焊的铝材10min，溶液温度为60℃，然后将需要钎焊的铝材在体积比为3∶1的HNO3与HF的混合酸液中浸蚀5min，浸蚀温度为室温；
2)铜材2的清洗工艺为：用体积比为1∶9的硝酸水溶液对需钎焊的铜材2进行浸泡，温度为室温，然后用蒸馏水对浸泡过的铜材2冲洗0.5min：
3)丝状钎料的清洗工艺为：用砂纸对丝状钎料进行打磨，将其表面的氧化膜除去，然后用蒸馏水对打磨过的丝状钎料冲洗0.5min；
4)电镀：采用瓦特溶液对需钎焊的铝材1进行电镀，镀液pH值为3.8；镀液温度为18℃；电流密度为：0.08A/cm2：
5)烘烤：将电镀后的铝材由室温升至150℃保温1.5h，升温速率为10℃/min：
6)钎焊：将钎剂均匀地涂于需钎焊的铝材1和需钎焊的铜材2的待焊表面上，通过垫片4厚度来调节铝材和铜材之间的焊缝间隙，控制间隙范围在0.2mm，将铝材、铜捌以及丝状钎料放入空气炉中进行钎焊。
实施例2
一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)铝材1的清洗工艺为：先用质量分数为10％的NaOH水溶液浸蚀需钎焊的铝材15min，溶液温度为50℃，然后将需要钎焊的铝材在体积比为3∶1的HNO3与HF的混合酸液中浸蚀10min，浸蚀温度为室温：
2)铜材2的清洗工艺为：用体积比为1∶9的硝酸水溶液对需钎焊的铜材2进行浸泡，温度为室温，然后用蒸馏水对浸泡过的铜材2冲洗0.7min：
3)丝状钎料的清洗工艺为：用砂纸对丝状钎料进行打磨，将其表面的氧化膜除去，然后用蒸馏水对打磨过的丝状钎料冲洗0.7min；
4)电镀：采用瓦特溶液对需钎焊的铝材1进行电镀，镀液pH值为4.5；镀液温度为25℃；电流密度为：0.08A/cm2；
5)烘烤：将电镀后的铝材1由室温升至150℃保温1.5h，升温速率为10℃/min：
6)钎焊：将钎剂均匀地涂于需钎焊的铝材和需钎焊的铜材的待焊表面上，通过垫片4厚度来调节铝材和铜材之间的焊缝间隙，控制间隙范围在0.25mm，将铝材、铜材以及丝状钎料放入空气炉中进行钎焊。
实施例3
一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)铝材1的清洗工艺为：先用质量分数为10％的NaOH水溶液浸蚀需钎焊的铝材20min，溶液温度为40℃，然后将需要钎焊的铝材在体积比为3∶1的HNO3与HF的混合酸液中浸蚀15min，浸蚀温度为室温：
2)铜材2的清洗工艺为：用体积比为1∶9的硝酸水溶液对需钎焊的铜材进行浸泡，温度为室温，然后用蒸馏水对浸泡过的铜材2冲洗1min；
3)丝状钎料的清洗工艺为：用砂纸对丝状钎料进行打磨，将其表面的氧化膜除去，然后用蒸馏水对打磨过的丝状钎料冲洗1min：
4)电镀：采用瓦特溶液对需钎焊的铝材1进行电镀，镀液pH值为5.6；镀液温度为35℃；电流密度为：0.08A/cm2；
5)烘烤：将电镀后的铝材1由室温升至150℃保温1.5h，升温速率为10℃/min：
6)钎焊：将钎剂均匀地涂于需钎焊的铝材1和需钎焊的铜材2的待焊表面上，通过垫片4厚度来调节铝材和铜材之间的焊缝间隙，控制间隙范围在0.3mm，将铝材、铜材以及丝状钎料放入空气炉中进行钎焊。
本发明所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，使用的丝状钎料3是Sn-Pb共晶丝状钎料。
本发明所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，使用的钎剂是ND-620钎剂。
本发明所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，所述步骤1)的铝材1的清洗工序，步骤2)的铜材2的清洗工序，步骤3)的丝状钎料3的清洗工艺顺序可以根据实际需要进行调整。
本发明所述在铝材1上面电镀镍，镀镍层厚度为20um。
本发明所述钎焊，钎焊温度为325℃，保温时间为40min，升温速率为10℃/min。

Claims (6)

1.一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)铝材的清洗工艺为：先用质量分数为10％的NaOH水溶液浸蚀需钎焊的铝材10～20min，溶液温度为40～60℃，然后将需要钎焊的铝材在体积比为3∶1的HNO3与HF的混合酸液中浸蚀5～15min，浸蚀温度为室温：
2)铜材的清洗工艺为：用体积比为1∶9的硝酸水溶液对需钎焊的铜材进行浸泡，温度为室温，然后用蒸馏水对浸泡过的铜材冲洗0.5～1min：
3)丝状钎料的清洗工艺为：用砂纸对丝状钎料进行打磨，将其表面的氧化膜除去，然后用蒸馏水对打磨过的丝状钎料冲洗0.5～1min；
4)电镀：采用瓦特溶液在清洗过的需钎焊的铝材上电镀镍，镀液pH值为3.8～5.6；镀液温度为18～35℃；电流密度为：0.08A/cm2；
5)烘烤：将电镀后的铝材由室温升至150℃保温1.5h，升温速率为10℃/min
6)钎焊：将钎剂均匀地涂于需钎焊的铝材和需钎焊的铜材的待焊表面上，通过垫片厚度来调节铝材和铜材之间的焊缝间隙，控制间隙范围在0.2～0.3mm，将铝材、铜材以及丝状钎料放入空气炉中进行钎焊，其中钎焊温度为325℃。
2.根据权利要求1所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征在于：所述步骤1)的铝材的清洗工序，步骤2)的铜材的清洗工序，步骤3)的丝状钎料的清洗工艺的顺序可以根据实际需要进行调整。
3.根据权利要求1所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征在于：所述步骤4)中，镀镍层厚度为20um。
4.根据权利要求1所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征在于：所述步骤6)中钎焊的保温时间为40min，升温速率为10℃/min。
5.根据权利要求1所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征在于：步骤6)中使用的丝状钎料是Sn-Pb共晶丝状钎料。
6.根据权利要求1所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征在于：所述步骤6)中使用的钎剂是ND-620钎剂。
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