CN104532304B - 一种金属玻璃的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属玻璃的焊接方法，属于材料焊接技术领域。本发明针对金属玻璃这类在热力学上处于亚稳态的材料，提出并成功实现了在近室温下金属玻璃焊接工艺。该工艺涉及的焊接设备简单，输出功率低；由于避开了传统焊接过程的高温工艺环节，因而不会引起母材内部的任何结构弛豫，切实避免了焊接过程对母材性能的恶化。为了保证在整个焊接过程中电解液浓度的恒定，本发明采用持续补充溶剂的方法来实现之。此外，本发明还采用了低频机械振动的方式来驱离作为阴极的待焊接工件表面的气泡，确保了镀层厚度的均匀一致。整个焊接过程无噪音，无烟尘，工作环境友好。

Description

一种金属玻璃的焊接方法

技术领域

本发明属于材料焊接技术领域，具体涉及一种金属玻璃的焊接方法，该方法能在近室温下进行，彻底避免了传统焊接方法的高温工艺环节，从而一方面降低了焊接过程中的输入功率，另一方面消除了高温引起的金属玻璃母材的结构弛豫。

背景技术

目前几乎所有的焊接方法都必须在焊材熔点以上的温度实施，有时甚至在母材的熔点温度以上。这类焊接方法在实施过程中往往需要很高的输入功率，以便熔化焊材甚至母材，这对焊接设备就有较高的要求。另外，在后续的保温和冷却过程中，必然会引起热影响区域中母材的组织乃至微观结构的变化，进而降低了材料的机械、理化性能，缩短其服役的周期，增加了使用成本。对于金属玻璃而言，其体系处于能量较高的亚稳态，传统的焊接工艺由于在较长时间内处于高温状态，因此金属玻璃会受到热激发而进行结构弛豫。在绝大部分情况下，这类弛豫会使金属玻璃变脆，导致其韧性的急剧下降，服役的稳定性和安全性大大降低。

发明内容

针对金属玻璃这类体系能量较高的亚稳态材料，为了克服现上述技术背景中所提及的传统焊接工艺中存在的两大主要问题，即热输入功率高和母材的结构弛豫及其导致的性能降低，本发明提出一种近室温金属玻璃焊接工艺。该工艺涉及的焊接设备简单，并能够在远低于绝大多数金属玻璃的玻璃转变温度以下进行，因此不会引起材料内部的任何结构弛豫，切实避免了焊接工艺过程对母材的性能的恶化。

为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种金属玻璃的焊接方法，该方法包括以下步骤：

(1)以待焊工件为阴极，金属板为阳极，先将它们表面进行清洁活化处理；

(2)将电解液配制好倒入电镀槽，将电镀槽放入水浴坩埚中，在水浴坩埚(10)加入适量水，并确保坩埚中的水面与电镀槽内电镀液液面齐平，一方面确保电镀液被均匀加热，另一方面防止电镀槽被浮起；

(3)打开水浴坩埚的电源开关，调节温控旋钮将温度控制在25～65℃之间；

(4)待电镀液的温度升到预定值后，打开直流电源开关，调节输出电压使其略大于0；

(5)将金属板和待焊工件同时缓慢浸入电镀液，并确保工件待焊接部分在镀液液面以下；

(6)调节直流电源的输出电流和电压，使其达到预定值，电流密度取为0.1～1mA/mm²；

(7)开启低频机械振荡器，每隔5～10min敲振一次待焊工件，以驱离待焊工件表面的气泡；

(8)打开水补充系统开关，使单位时间内流入水浴坩埚和电镀槽的水量与各自的挥发量相等，确保电镀液被持续、均匀加热，并能够保持电镀液浓度的恒定；

(9)在电镀焊接完成后，将直流电源关闭，然后取出工件用清水冲洗，整个工艺过程完毕。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、本发明通过电沉积的方法进行焊接，焊接温度低于70℃,电流密度小于1mA/mm²，从而降低了对焊接设备的热输入功率要求，避免了普通焊接过程高温工艺环节对金属玻璃微观结构及机械性能的有害影响；

2、采用低频机械振动驱离作为阴极的待焊接工件表面的气泡，确保了镀层厚度的均匀一致；

2、为了保证在整个焊接过程中电解液浓度的恒定，本发明采用持续补充溶剂(即水)的方法来实现之，整个焊接过程在水浴中进行，无噪音，无烟尘，可控性高，实施过程的工作环境得到了极大改善。

附图说明

图1是本发明对金属玻璃进行焊接的整体实施设备及其布置示意图。

图2是两根金属玻璃棒在电镀焊接后横截面的扫描电镜照片。

图中标号：1-输出电流及电压可调的直流电源，2-导线，3-温度计，4-电镀槽，5-水，6-低频机械振荡器，7-电镀液，8-焊接工件(阴极)，9-金属板(阳极)，10-水浴坩埚，11-水补充系统，12-金属玻璃，13-焊料金属。

具体实施方式

以下结合附图详述本发明，但本发明不局限于下述具体实施例。

本发明整个焊接过程按如下步骤完成：

1，将待焊工件(阴极)8和金属板(阳极)9表面进行清洁活化处理。

2，将电镀液7配制好倒入电镀槽4，将电镀槽4放入水浴坩埚10中，在水浴坩埚10加入适量水，并确保坩埚10中的水面与电镀槽4内电镀液7液面齐平，一方面确保电镀液7被均匀加热，另一方面防止电镀槽4被浮起。

3，打开水浴坩埚10的电源开关，调节温控旋钮将温度控制在25～65℃之间，打开加热开关开始加热。

4，待电镀液7的温度升到预定值后，打开直流电源1开关，调节输出电压使其略大于0。

5，将金属板9和待焊工件8同时缓慢浸入电镀液，并确保工件待焊接部分在镀液液面以下。

6，调节直流电源1的输出电流和电压旋钮，使其达到预定值(电流密度可取为0.1～1mA/mm²)。

7，开启低频机械振荡器6，每隔5～10min敲振一次待焊工件8，以驱离待焊工件表面的气泡。

8，打开水补充系统11开关，使单位时间内流入水浴坩埚10和电镀槽4的水量与各自的挥发量相等，确保电镀液7被持续、均匀加热，并能够保持电镀液7浓度的恒定。

9，在电镀焊接完成后，将电源关闭，然后取出工件用清水冲洗，整个工艺过程完毕。从图2可以看出，焊料金属与母材接触紧密、结合良好，说明该焊接方法切实可行。

Claims (1)

1.一种金属玻璃的焊接方法，其特征在于包括以下步骤：

1)以待焊工件(8)为阴极，金属板(9)为阳极，先将它们表面进行清洁活化处理；

2)将电解液(7)配制好倒入电镀槽(4)，将电镀槽(4)放入水浴坩埚(10)中，在水浴坩埚(10)加入适量水，并确保坩埚(10)中的水面与电镀槽(4)内电镀液液面齐平，一方面确保电镀液(7)被均匀加热，另一方面防止电镀槽(4)被浮起；

3)打开水浴坩埚(10)的电源开关，调节温控旋钮将温度控制在25～65℃之间；

4)待电镀液(7)的温度升到预定值后，打开直流电源(1)开关，调节输出电压使其略大于0；

5)将金属板(9)和待焊工件(8)同时缓慢浸入电镀液(7)，并确保工件待焊接部分在镀液液面以下；

6)调节直流电源(1)的输出电流和电压，使其达到预定值，电流密度取为0.1～1mA/mm²；

7)开启低频机械振荡器(6)，每隔5～10min敲振一次待焊工件(8)，以驱离待焊工件表面的气泡；

8)打开水补充系统(11)开关，使单位时间内流入水浴坩埚(10)和电镀槽(4)的水量与各自的挥发量相等，确保电镀液(7)被持续、均匀加热，并能够保持电镀液(7)浓度的恒定；

9)在电镀焊接完成后，将直流电源(1)关闭，然后取出工件用清水冲洗，整个工艺过程完毕。