CN106994553A - 一种泡沫铝冶金连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种泡沫铝冶金连接方法，具体包括以下步骤：(1)通过机械或化学方法除去泡沫铝对接或搭接面的氧化层，并增加表面粗糙度；(2)将待连接泡沫铝置于锌铝合金熔体中浸镀，在泡沫铝的对接或搭接面形成均匀的浸镀层；(3)将浸镀后的泡沫铝对接或搭接面贴合，热压，热压完成后冷却至室温形成冶金复合连接。与现有技术相比，本发明的优点在于工艺简单，冶金连接可靠。泡沫铝连接面板具有高于基材的机械强度，具有抗疲劳、耐高温以及良好的耐候性。本发明适于不同规格泡沫铝板之间冶金连接，具有连接可靠，性能稳定，适于工程化加工和规模化生产。

Description

一种泡沫铝冶金连接方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，尤其是涉及一种泡沫铝冶金连接方法。
背景技术
多孔结构的泡沫铝材料，具有密度小、轻质、高比强度和高比表面积的特点，还具有减振、阻尼、吸音、隔音、隔热、电磁屏蔽等诸多物理特性。但由于其多孔空心结构，无法采用常规焊接工艺连接，使泡沫铝的应用范围受到限制。所以如何解决泡沫铝连接或搭接问题，是泡沫铝材料工程应用需要面对的问题之一。
目前泡沫铝采用连接方法主要有钎焊法、扩散焊、粉末冶金及胶接法等。因泡沫铝和贴面铝板表面存在的氧化膜的影响，钎料在界面难以消除两者表面的氧化膜而相互浸润，造成结合强度不足。扩散焊法需要较高的压力来实现界面原子扩散，但泡沫铝在较高强度下容易变形。另外，钎焊法、扩散焊法成本较高、操作复杂。粉末冶金连接法是一种通过在泡沫铝连接件间预置预制体，通过高温发泡直接连接方法，但该技术发泡条件不易控制，技术不够成熟，成本高。以上方法都难以实施大尺寸泡沫铝连接，不适于规模化进行泡沫铝及其板材的连接。另外，胶接法依靠胶层实现泡沫铝之间的连接，工艺简单，但胶接法在高温、腐蚀或者循环应力等条件下会因胶层融化、变质或者老化而造成连接失效。
泡沫铝和铝板表面氧化铝膜致密、熔点高，成为影响界面冶金结合质量的主要因素。因此，消除结合面的氧化铝层，是泡沫铝和铝板之间冶金复合的关键问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种泡沫铝冶金连接方法。本发明利用锌铝合金作为连接材料，采用超声辅助技术改善结合面组织结构，形成良好的反应结合面，实现泡沫铝板之间的高强度冶金连接。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种泡沫铝冶金连接方法，具体包括以下步骤：
(1)通过机械或化学方法除去泡沫铝对接或搭接面的氧化层，并增加表面粗糙度；
(2)将待连接泡沫铝置于锌铝合金熔体中浸镀，在泡沫铝的对接或搭接面形成均匀的浸镀层；
(3)将浸镀后的泡沫铝对接或搭接面贴合，热压，热压完成后冷却至室温形成冶金复合连接。
步骤(3)所述的热压条件为：加热到锌铝合金熔点以上20-80℃，并施加不低于0.05MPa压力并保温保压3分钟以上。
优选地，步骤(3)所述的热压过程中施加超声振动或高频振动1-3分钟，连接面凝固停止振动并撤离，有利于界面结合增强连接的效果。
优选地，采用机械打磨方法去除泡沫铝对接或搭接面的氧化层，打磨方式包括用砂纸、钢丝刷或钢丝球打磨中的至少一种。
所述的锌铝合金为含铝质量分数为5-35％的锌铝合金，一定的铝含量存在有利于降低接头的密度或重量，达到轻量化目的；同时形成金属间化合物，有利于增强连接强度。铝含量限定不超过35％，是因为铝含量过高会明显提高锌铝合金熔点，如果接近连接件熔点会破坏连接件结构。
进一步的，所述的锌铝合金含有微量Cu、Ag合金元素。
步骤(3)所述的热压过程中加热方式包括电加热、火焰加热、感应加热中的一种。
所述的锌铝合金可由包括镁合金、锡合金在内的低温合金替换。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)以锌铝合金作为连接合金，形成高强度的连接，具有良好的耐高温及抗循环应力机械性能，泡沫铝连接面板具有高于基材的机械强度，具有抗疲劳、耐高温以及良好的耐候性。
(2)在泡沫铝连接面热压过程中施加超声振动或高频振动，有利于界面结合增强和连接强度；锌铝合金进一步合金化有利于提高连接合金的扩散连接。
(3)本发明方法工艺简单可靠，可进行大尺寸泡沫铝板的对接和搭接，适于工程和规模化加工。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种泡沫铝冶金连接方法，具体包括以下步骤：
(1)通过机械打磨(用砂纸打磨)方法除去泡沫铝对接或搭接面的氧化层，并增加表面粗糙度；
(2)将待连接泡沫铝置于锌铝合金熔体中浸镀，在泡沫铝的对接或搭接面形成均匀的浸镀层，锌铝合金为含铝质量分数为5％的锌铝合金，还含有微量的Cu、Ag等合金元素；
(3)将浸镀后的泡沫铝对接或搭接面贴合，热压，热压条件为：电加热到锌铝合金熔点以上20℃，并施加0.05MPa压力并保温保压3分钟，在热压过程中施加超声振动1分钟，有利于界面结合增强连接的效果，热压完成后冷却至室温形成冶金复合连接。
实施例2
一种泡沫铝冶金连接方法，具体包括以下步骤：
(1)通过化学方法(酸洗)除去泡沫铝对接或搭接面的氧化层，并增加表面粗糙度；
(2)将待连接泡沫铝置于锌铝合金熔体中浸镀，在泡沫铝的对接或搭接面形成均匀的浸镀层，锌铝合金为含铝质量分数为15％的锌铝合金，还含有微量的Cu、Ag等合金元素；
(3)将浸镀后的泡沫铝对接或搭接面贴合，热压，热压条件为：火焰加热到锌铝合金熔点以上50℃，并施加0.15MPa压力并保温保压20分钟，在热压过程中施加超声振动3分钟，有利于界面结合增强连接的效果，热压完成后冷却至室温形成冶金复合连接。
实施例3
一种泡沫铝冶金连接方法，具体包括以下步骤：
(1)通过机械打磨(用钢丝球打磨)方法除去泡沫铝对接或搭接面的氧化层，并增加表面粗糙度；
(2)将待连接泡沫铝置于锌铝合金熔体中浸镀，在泡沫铝的对接或搭接面形成均匀的浸镀层，锌铝合金为含铝质量分数为35％的锌铝合金，还含有微量的Cu、Ag等合金元素；
(3)将浸镀后的泡沫铝对接或搭接面贴合，热压，热压条件为：感应加热到锌铝合金熔点以上80℃，并施加0.2MPa压力并保温保压25分钟，在热压过程中施加高频振动5分钟，有利于界面结合增强连接的效果，热压完成后冷却至室温形成冶金复合连接。
上述实施例中，锌铝合金可由包括镁合金、锡合金在内的低温合金替换。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种泡沫铝冶金连接方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)通过机械或化学方法除去泡沫铝对接或搭接面的氧化层，并增加表面粗糙度；
(2)将待连接泡沫铝置于锌铝合金熔体中浸镀，在泡沫铝的对接或搭接面形成均匀的浸镀层；
(3)将浸镀后的泡沫铝对接或搭接面贴合，热压，热压完成后冷却至室温形成冶金复合连接。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫铝冶金连接方法，其特征在于，步骤(3)所述的热压条件为：加热到锌铝合金熔点以上20-80℃，并施加不低于0.05MPa压力并保温保压3分钟以上。
3.根据权利要求1所述的一种泡沫铝冶金连接方法，其特征在于，步骤(3)所述的热压过程中施加超声振动或高频振动1-3分钟，连接面凝固停止振动并撤离。
4.根据权利要求1所述的一种泡沫铝冶金连接方法，其特征在于，采用机械打磨方法去除泡沫铝对接或搭接面的氧化层，打磨方式包括用砂纸、钢丝刷或钢丝球打磨中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种泡沫铝冶金连接方法，其特征在于，所述的锌铝合金为含铝质量分数为5-35％的锌铝合金。
6.根据权利要求5所述的一种泡沫铝冶金连接方法，其特征在于，所述的锌铝合金含有微量Cu、Ag合金元素。
7.根据权利要求1所述的一种泡沫铝冶金连接方法，其特征在于，步骤(3)所述的热压过程中加热方式包括电加热、火焰加热、感应加热中的一种。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的一种泡沫铝冶金连接方法，其特征在于，所述的锌铝合金可由包括镁合金、锡合金在内的低温合金替换。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111168187A (zh) * 2020-01-14 2020-05-19 同济大学 一种泡沫铝预浸镀焊接方法
CN111215630A (zh) * 2018-11-23 2020-06-02 有研工程技术研究院有限公司 一种高比刚度泡沫铝夹芯板及其制造方法
CN112008064A (zh) * 2020-08-31 2020-12-01 燕山大学 一种开孔泡沫金属填充复合材料的制作方法
CN115466916A (zh) * 2022-09-20 2022-12-13 哈尔滨工业大学（威海） 一种超声镀锌装置及其镀锌工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101219494A (zh) * 2008-01-25 2008-07-16 东南大学 泡沫铝夹芯复合板的焊接方法
CN101264538A (zh) * 2008-01-25 2008-09-17 东南大学 泡沫铝板的焊接成型方法
CN101530942A (zh) * 2008-12-24 2009-09-16 哈尔滨工业大学 一种制备泡沫铝夹芯结构的刮擦振动钎焊方法
KR20110018647A (ko) * 2009-08-18 2011-02-24 최경영 발포 알루미늄을 이용한 구성재, 그 제조 방법 및 이를 이용한 진공 챔버 구조
CN102601475A (zh) * 2012-03-08 2012-07-25 哈尔滨工业大学 利用泡壁自摩擦去除氧化膜钎焊泡沫铝的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101219494A (zh) * 2008-01-25 2008-07-16 东南大学 泡沫铝夹芯复合板的焊接方法
CN101264538A (zh) * 2008-01-25 2008-09-17 东南大学 泡沫铝板的焊接成型方法
CN101530942A (zh) * 2008-12-24 2009-09-16 哈尔滨工业大学 一种制备泡沫铝夹芯结构的刮擦振动钎焊方法
KR20110018647A (ko) * 2009-08-18 2011-02-24 최경영 발포 알루미늄을 이용한 구성재, 그 제조 방법 및 이를 이용한 진공 챔버 구조
CN102601475A (zh) * 2012-03-08 2012-07-25 哈尔滨工业大学 利用泡壁自摩擦去除氧化膜钎焊泡沫铝的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吕念春等: "铝合金与奥氏体不锈钢的火焰钎焊", 《沈阳理工大学学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111215630A (zh) * 2018-11-23 2020-06-02 有研工程技术研究院有限公司 一种高比刚度泡沫铝夹芯板及其制造方法
CN111168187A (zh) * 2020-01-14 2020-05-19 同济大学 一种泡沫铝预浸镀焊接方法
CN112008064A (zh) * 2020-08-31 2020-12-01 燕山大学 一种开孔泡沫金属填充复合材料的制作方法
CN112008064B (zh) * 2020-08-31 2021-12-14 燕山大学 一种开孔泡沫金属填充复合材料的制作方法
CN115466916A (zh) * 2022-09-20 2022-12-13 哈尔滨工业大学（威海） 一种超声镀锌装置及其镀锌工艺

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