CN107175395B - 提高Al-Cu点焊质量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高Al‑Cu点焊质量的方法，该方法包括步骤一、按照6～10:1～3的质量比称取Mn粉和Zn粉；步骤二、将Mn粉和Zn粉按比例混合均匀，加入挥发性溶剂，调制成合金粉团；步骤三、搅动合金粉团，待其粘度为0.5～0.55Pa·s时，将合金粉团刮涂在待焊接的Al材和Cu材的搭接接头处，在Al材和Cu材形成合金粉团层；步骤四、对Al材和Cu材的搭接接头进行点焊。采用本发明的显著效果是增大了异质金属Al‑Cu之间的熔核尺寸，使熔核在Al‑Cu之间分布均匀对称，显著提高异质金属Al‑Cu之间的抗剪切性能，从而提高异质金属Al‑Cu之间点焊质量。

Description

提高Al-Cu点焊质量的方法
技术领域
本发明涉及一种点焊方法，具体的，是一种Al-Cu之间点焊的前处理方法，并提高Al-Cu点焊质量。
背景技术
对于一些脆性较大的金属，在点焊时难以形成固溶体，因而焊接质量不佳。研究人员在早先的研究(《微合金化对AZ31B镁合金点焊接头组织和耐蚀性能的影响研究》发表在《热加工工艺》[2017年4月，第46卷，第7期])中发现，对于同质金属Mg之间的点焊，通过使用Cu-Al-Zn三种金属粉末，能在金属Mg的焊接接头处形成微合金化区域，从而收获熔核规则对称，熔核尺寸变大的优良效果；焊接接头的抗剪切力和耐腐蚀性也显著增加，点焊质量提高。
同时，研究人员也发现，在对异质金属之间进行点焊时，再使用Cu、Al、Zn三种金属粉末，或者其中任一种，或者其中任两种，均不能获得与同质金属Mg相同的效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种提高Al-Cu点焊质量的方法。
技术方案如下：
一种提高Al-Cu点焊质量的方法，其关键在于按以下步骤进行：
步骤一、按照6～10:1～3的质量比称取Mn粉和Zn粉；
步骤二、将Mn粉和Zn粉按比例混合均匀，加入挥发性溶剂，调制成合金粉团；
步骤三、搅动合金粉团，待其粘度为0.5～0.55Pa·s时，将合金粉团刮涂在待焊接的Al材和Cu材的搭接接头处，在Al材和Cu材的接头之间形成合金粉团层；
步骤四、对Al材和Cu材的搭接接头进行点焊。
所述步骤一中，Mn粉和Zn粉的质量比为4:1。
所述步骤二中，所述挥发性溶剂为丙酮。
所述步骤三中，所述Al材和Cu材之间刮涂的合金粉团层的总厚度为30～80μm。
所述步骤三中，在搭接接头处的Al材和Cu材的表面分别刮涂合金粉团，Al材表面合金粉团层的厚度为Cu材表面合金粉团层的厚度的2倍，Al材表面合金粉团层厚度与Cu材表面合金粉团层厚度之和为30～80μm。
所述Al材表面合金粉团层厚度与Cu材表面合金粉团层厚度之和为48～52μm。
具体实施方式
一、下面结合实施例对本发明作进一步说明。
一种提高Al-Cu点焊质量的方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一、按照6～10:1～3的质量比称取Mn粉和Zn粉；
步骤二、将Mn粉和Zn粉按比例混合均匀，加入挥发性溶剂，调制成合金粉团，所述挥发性溶剂为丙酮；
步骤三、搅动合金粉团，待其粘度为0.5～0.55Pa·s时，将合金粉团刮涂在待焊接的Al材和Cu材的搭接接头处，在Al材和Cu材的搭接接头之间形成合金粉团层，所述Al材表面合金粉团层的厚度为Cu材表面合金粉团层的厚度的2倍，所述Al材表面合金粉团层厚度与Cu材表面合金粉团层厚度之和为30～80μm。
步骤四、对Al材和Cu材的搭接接头进行点焊。
二、下面结合试验例对本发明做进一步说明。
按表1配制合金粉
表1、合金粉团中Mn、Zn质量(单位：g)
取第一、二、三、四、五组的合金粉团，分别刮涂在Al板表面，刮涂面积为20mm*20mm，刮涂的合金粉团层厚度分别为30～35μm、48～52μm、60～65μm、75～80μm和48～52μm，再将Cu板贴合在Al板上，对刮涂处的搭接接头进行点焊，分别为试验组A、B、C、D、E；
取第一、二、三、四、五组的合金粉团，分别刮涂在Cu板表面，刮涂面积为20mm*20mm，刮涂的合金粉团层厚度分别为75～80μm、60～65μm、48～52μm、30～35μm和48～52μm，再将Al板贴合在Cu板上，对刮涂处的搭接接头进行点焊，分别为试验组a、b、c、d、e；
取第五组的合金粉团，在Al板上刮涂30～35μm的合金粉团层，刮涂面积为20mm*20mm，在Cu板上刮涂15～17μm的合金粉团层，刮涂面积为20mm*20mm，将Al板和Cu板上的合金粉团层对准贴合，再进行点焊，是为试验组G。
并设置以下空白组：将丙酮分别涂在Al板和Cu板的搭接面上，再进行点焊。
试验组A、B、C、D、E、a、b、c、d、e、G的焊接条件保持一致；均采用YR-A05C单相交流焊机，焊接电流18000A，焊接时间15cyc，预压时间40cyc，维持时间25cyc，电极为球面半径15mm、电极头端面直径φ15mm的标准Cu-Cr电极，电极压力0.1MPa。
焊接完成后，观察试验组A、B、C、D、E、a、b、c、d、e、G和空白组的熔核。结果为：
空白组的熔核尺寸较小，且在Al板和Cu板之间分布严重不均；
试验组A、B、C、D、E、a、b、c、d、e的熔核尺寸相较于空白组有不同程度的增大，但在Al板和Cu板之间分布也较为不均；
试验组G的熔核尺寸相较于试验组A、B、C、D、E、a、b、c、d、e的熔核尺寸进一步增大，且在Al板和Cu板之间分布均匀，以Al板和Cu板的焊接贴合面来看，熔核几乎成对称状态。
因而，试验组G的Al板和Cu板的焊接质量最高。
焊接完成后，测定焊接在一起的Al板和Cu板的最大剪切力F0，最大剪切力F0以Al板和Cu板从点焊部拉断脱离时的拉力计，结果见表2：
表2、不同组的最大剪切力F0(单位：KN)
由表2可以看出，相较于空白组，试验组A、B、C、D、E、a、b、c、d、e的Al板和Cu板的最大剪切力F0均有不同程度的提高，试验组G的Al板和Cu板的最大剪切力F0远远高于空白组，且较试验组A、B、C、D、E、a、b、c、d、e也有很大的提高，说明试验组G的Al板和Cu板的焊接质量最高。
由以上试验例可知，采用本发明的有益效果是：增大异质金属Al-Cu之间的熔核尺寸，使熔核在Al-Cu之间分布均匀对称，显著提高异质金属Al-Cu之间的抗剪切性能，从而提高异质金属Al-Cu之间焊点焊质量。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种提高Al-Cu点焊质量的方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一、按照6～10:1～3的质量比称取Mn粉和Zn粉；
步骤二、将Mn粉和Zn粉按比例混合均匀，加入挥发性溶剂，调制成合金粉团；
步骤三、搅动合金粉团，待其粘度为0.5～0.55Pa·s时，将合金粉团刮涂在待焊接的Al材和Cu材的搭接接头处，在Al材和Cu材的接头之间形成合金粉团层；
步骤四、对Al材和Cu材的搭接接头进行点焊。
2.根据权利要求1所述的提高Al-Cu点焊质量的方法，其特征在于：所述步骤一中，Mn粉和Zn粉的质量比为4:1。
3.根据权利要求1所述的提高Al-Cu点焊质量的方法，其特征在于：所述步骤二中，所述挥发性溶剂为丙酮。
4.根据权利要求1所述的提高Al-Cu点焊质量的方法，其特征在于：所述步骤三中，所述Al材和Cu材之间刮涂的合金粉团层的总厚度为30～80μm。
5.根据权利要求1所述的提高Al-Cu点焊质量的方法，其特征在于：所述步骤三中，在搭接接头处的Al材和Cu材的表面分别刮涂合金粉团，Al材表面合金粉团层的厚度为Cu材表面合金粉团层的厚度的2倍，Al材表面合金粉团层厚度与Cu材表面合金粉团层厚度之和为30～80μm。
6.根据权利要求5所述的提高Al-Cu点焊质量的方法，其特征在于：所述Al材表面合金粉团层厚度与Cu材表面合金粉团层厚度之和为48～52μm。
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