CN109365982A - 一种铜薄材超声波点焊连接方法 - Google Patents

一种铜薄材超声波点焊连接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109365982A
CN109365982A CN201811441565.8A CN201811441565A CN109365982A CN 109365982 A CN109365982 A CN 109365982A CN 201811441565 A CN201811441565 A CN 201811441565A CN 109365982 A CN109365982 A CN 109365982A
Authority
CN
China
Prior art keywords
thin material
copper
spot welding
ultrasonic spot
copper thin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811441565.8A
Other languages
English (en)
Inventor
倪增磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North China University of Water Resources and Electric Power
Original Assignee
North China University of Water Resources and Electric Power
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China University of Water Resources and Electric Power filed Critical North China University of Water Resources and Electric Power
Priority to CN201811441565.8A priority Critical patent/CN109365982A/zh
Publication of CN109365982A publication Critical patent/CN109365982A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

本发明提供了一种铜薄材超声波点焊连接方法，在对铜薄材进行超声波点焊连接时，在铜薄材之间添加一厚度为2～50μm的纳米铜颗粒，在铜薄材之间添加纳米铜颗粒进行超声波点焊连接时，其焊接时间为0.2～1.6s，焊接压力为20～70psi，焊接振幅为20～65μm；本发明采用纳米铜颗粒作为中间层来解决超声波点焊过程中存在的问题，具体表现为解决在之前的薄材铜超声波点焊的研究中，在提高焊接界面的结合面积的同时，焊接接头的有效厚度大幅度下降的问题；本发明能够实现提高超声波点焊界面结合面积的同时而不牺牲焊接接头有效厚度的目标，从而达到提高超声波点焊接头力学性能的目的。

Description

一种铜薄材超声波点焊连接方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种铜薄材超声波点焊连接方法。
背景技术
近年来随着世界环境污染、气候变暖及全球能源危机的不断加剧，节能减排、绿色发展等环保问题越来越受到人们的重视。纯电动汽车具有无尾气排放、节能环保、使用成本低等优点，已成为现代汽车工业发展的一个重要方向。动力锂离子电池组作为纯电动汽车的核心部件，其质量和容量决定着纯电动汽车的稳定性、供电性能及安全性。根据纯电动汽车对动力锂离子电池组功率和容量的要求，动力锂离子电池组一般有几百甚至上千个锂离子电池单体组成。同时，一定数量的电池单体通过串联和并联构成一个电池单元，然后电池单元通过导电条连接进而组成电池组。在动力锂离子电池组装制造过程中有大量的焊接接头，当焊接接头强度不足时，将造成电池组内部电阻增大，不能有效的供电；当焊接过度，导致焊接热量过大、电池芯电极盖被焊穿，容易造成电解液泄漏和电池组电路短路，电池组可能发生燃烧或爆炸，严重影响到使用者的安全，因此焊接质量其对电池组的性能起着决定性的作用。
铜薄材是锂电池极片的主要原材料，因此，在锂电池组中有大量的铜薄材与铜薄材之间的焊接接头。超声波点焊较电阻点焊、搅拌摩擦点焊、熔焊的焊接时间短、能耗低、环保、无焊接气孔等优点，适用于薄材铜之间的连接。在之前的薄材铜超声波点焊的研究中，通常通过改变焊接工艺参数（焊接时间/能量、焊接压力、焊接振幅）及焊头或焊接底座的形状尺寸来提高焊接界面的结合面积，从而提高焊接接头的力学性能。但是，在提高焊接界面的结合面积的同时，焊接接头的有效厚度将大幅度下降，其不利于焊接接头力学性能的提高。因此亟需采用一种既能提高焊接界面的结合面积，同时又不牺牲焊接接头有效厚度的焊接方法，从而达到提高焊接接头力学性能的目的。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种铜薄材超声波点焊连接方法，提高超声波点焊界面结合面积的同时而不牺牲焊接接头有效厚度，从而达到提高超声波点焊接头力学性能的目的。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种铜薄材超声波点焊连接方法，其特征在于：在待焊接的铜薄材之间添加纳米铜颗粒，添加的纳米铜颗粒的厚度为2～50 μm；纳米铜颗粒添加之后，对添加纳米铜颗粒的铜薄材进行超声波点焊连接，焊接时间为0.2～1.6 s，焊接压力为20～70 psi，焊接振幅为20～65 μm。
进一步的，所述铜薄材的材质为纯铜、镀镍铜中的一种。
进一步的，所述铜薄材厚度为0.1～3.5 mm。
进一步的，所述纳米铜颗粒的粒径为5～100 nm。
进一步的，所述纳米铜颗粒通过印刷的方式涂覆到待焊接的铜薄材表面。
进一步的，铜薄材之间的连接方式为搭接，搭接为两层铜薄材或多层铜薄材之间的连接，搭接为两层铜薄材或多层铜薄材时，纳米铜颗粒添加于两层或相邻的两层铜薄材之间。
进一步的，所述超声波焊机的焊头形状为圆形、正方形、长方形和多边形中的一种。
为了提高超声波点焊接头的力学性能，本发明采用纳米铜颗粒作为中间层来解决上述超声波点焊过程中存在的问题，具体表现为解决在之前的薄材铜超声波点焊的研究中，在提高焊接界面的结合面积的同时，焊接接头的有效厚度大幅度下降的问题。
本发明的有益效果为：本发明的一种铜薄材超声波点焊连接方法，采用超声波点焊的方法焊接添加有纳米铜中间层的铜薄材，在提高超声波点焊界面结合面积的同时而不牺牲焊接接头有效厚度：首先，纳米铜颗粒的硬度较母材铜的硬度大，在超声波点焊时可以活化母材表面，使更多的新鲜金属表面裸露出来；其次，硬度大的纳米铜颗粒可以提高焊接界面的摩擦系数，在超声波点焊时能够产生更多的能量，从而提高焊接界面的温度，降低薄材铜的屈服强度，使薄材铜软化，产生较大的塑性形变，促使焊接界面机械互锁现象的产生，机械互锁现象的产生有利于焊接接头力学性能的提高；再次，由于纳米铜颗粒的熔点较低，在焊接后期其将熔化或半熔化，有利于填充焊接界面的空洞等缺陷区域，使超声波点焊界面的结合面积增大，从而使超声波点焊接头的力学得到提高；最后，由于本发明添加的中间层为纳米铜颗粒，在超声波点焊接头界面中间层中无金属间化合物生成，其有利于电的传导。
具体实施方式
为了本领域的技术人员能够更好地理解本发明所提供的技术方案，下面结合具体实施例进项阐述。
实施例1
在对0.7mm的纯铜薄材进行超声波点焊连接时，在铜薄材之间添加一厚度为20μm的纳米铜颗粒，其粒径为40 nm，所采用的焊头形状为正方形，焊接时间为0.9s，焊接压力为45psi，焊接振幅为50μm，超声波点焊工艺结束后，即得到本发明技术的铜薄材超声波点焊接头，既能提高焊接界面的结合面积，同时又不牺牲焊接接头的有效厚度。
超声波点焊接头的性能参数：T型剥离力为236.7N，其较没有纳米铜颗粒中间层的超声波点焊接头的T型剥离力提高了29.4%。
实施例2
在对0.8mm的纯铜薄材进行超声波点焊连接时，在铜薄材之间添加一厚度为25μm的纳米铜颗粒，其粒径为48nm，所采用的焊头形状为正方形，焊接时间为1.2s，焊接压力为50psi，焊接振幅为55μm，超声波点焊工艺结束后，即得到本发明技术的铜薄材超声波点焊接头。
超声波点焊接头的性能参数：T型剥离力为216.3N，其较没有纳米铜颗粒中间层的超声波点焊接头的T型剥离力提高了34.2%。
实施例3
在对0.9mm的纯铜薄材进行超声波点焊连接时，在铜薄材之间添加一厚度为15μm的纳米铜颗粒，其粒径为30nm，所采用的焊头形状为正方形，焊接时间为1.5s，焊接压力为60psi，焊接振幅为60μm，超声波点焊工艺结束后，即得到本发明技术的铜薄材超声波点焊接头。
超声波点焊接头的性能参数：T型剥离力为208.7N，其较没有纳米铜颗粒中间层的超声波点焊接头的T型剥离力提高了31.8%。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.本发明提供一种铜薄材超声波点焊连接方法，其特征在于：在待焊接的铜薄材之间添加纳米铜颗粒，添加的纳米铜颗粒的厚度为2～50 μm；纳米铜颗粒添加之后，对添加纳米铜颗粒的铜薄材进行超声波点焊连接，焊接时间为0.2～1.6 s，焊接压力为20～70 psi，焊接振幅为20～65 μm。
2.根据权利要求1所述的一种铜薄材超声波点焊连接方法，其特征在于：所述铜薄材的材质为纯铜、镀镍铜中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种铜薄材超声波点焊连接方法，其特征在于：所述铜薄材的厚度为0.1～3.5 mm。
4.根据权利要求1所述的一种铜薄材超声波点焊连接方法，其特征在于：所述纳米铜颗粒的粒径为5～100 nm。
5.根据权利要求1或4所述的一种铜薄材超声波点焊连接方法，其特征在于：所述纳米铜颗粒通过印刷的方式涂覆到待焊接的铜薄材表面。
6.根据权利要求1所述的一种铜薄材超声波点焊连接方法，其特征在于：铜薄材之间的连接方式为搭接，搭接为两层铜薄材或多层铜薄材之间的连接，搭接为两层铜薄材或多层铜薄材时，纳米铜颗粒添加于两层或相邻的两层铜薄材之间。
7.根据权利要求1所述的一种铜薄材超声波点焊连接方法，其特征在于：所述超声波焊机的焊头形状为圆形、正方形、长方形和多边形中的一种。
CN201811441565.8A 2018-11-29 2018-11-29 一种铜薄材超声波点焊连接方法 Pending CN109365982A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811441565.8A CN109365982A (zh) 2018-11-29 2018-11-29 一种铜薄材超声波点焊连接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811441565.8A CN109365982A (zh) 2018-11-29 2018-11-29 一种铜薄材超声波点焊连接方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109365982A true CN109365982A (zh) 2019-02-22

Family

ID=65374824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811441565.8A Pending CN109365982A (zh) 2018-11-29 2018-11-29 一种铜薄材超声波点焊连接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109365982A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111715993A (zh) * 2020-04-13 2020-09-29 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 一种纳米颗粒驱动低能量超声金属焊接的方法
CN111843167A (zh) * 2020-06-29 2020-10-30 华北水利水电大学 一种超声波焊接镍钛形状记忆合金薄板的方法
CN111843169A (zh) * 2020-06-29 2020-10-30 华北水利水电大学 一种超声波焊接铜薄板与镍薄板的方法
CN111843166A (zh) * 2020-06-29 2020-10-30 华北水利水电大学 一种超声波焊接铜薄板和铝薄板的方法
CN111843168A (zh) * 2020-06-29 2020-10-30 华北水利水电大学 一种超声波焊接镍薄板的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4756464A (en) * 1985-10-30 1988-07-12 Imperial Chemical Industries Plc Method of manufacture of composite laminar metal plate
JP2004356319A (ja) * 2003-05-28 2004-12-16 Fujikura Ltd 超音波接合用銅材
CN101472701A (zh) * 2006-06-20 2009-07-01 帕尔萨焊接有限公司 焊接/接合前高压/高速焊接或接合第一和第二金属工件的方法、及由该方法制成的制造品
CN102500912A (zh) * 2011-11-18 2012-06-20 上海交通大学 利用超声纳米焊接方法对金属进行表面改性的方法
CN103567619A (zh) * 2013-10-09 2014-02-12 天津大学 铜-铝异种金属快速连接方法
CN206981982U (zh) * 2017-04-25 2018-02-09 东莞市华茂电子集团有限公司 一种铝壳、铜箔超声波焊接装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4756464A (en) * 1985-10-30 1988-07-12 Imperial Chemical Industries Plc Method of manufacture of composite laminar metal plate
JP2004356319A (ja) * 2003-05-28 2004-12-16 Fujikura Ltd 超音波接合用銅材
CN101472701A (zh) * 2006-06-20 2009-07-01 帕尔萨焊接有限公司 焊接/接合前高压/高速焊接或接合第一和第二金属工件的方法、及由该方法制成的制造品
CN102500912A (zh) * 2011-11-18 2012-06-20 上海交通大学 利用超声纳米焊接方法对金属进行表面改性的方法
CN103567619A (zh) * 2013-10-09 2014-02-12 天津大学 铜-铝异种金属快速连接方法
CN206981982U (zh) * 2017-04-25 2018-02-09 东莞市华茂电子集团有限公司 一种铝壳、铜箔超声波焊接装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙杨等: "超声波冲击处理对S355J2W+N钢对接接头焊后残余应力的影响", 《焊接技术》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111715993A (zh) * 2020-04-13 2020-09-29 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 一种纳米颗粒驱动低能量超声金属焊接的方法
CN111843167A (zh) * 2020-06-29 2020-10-30 华北水利水电大学 一种超声波焊接镍钛形状记忆合金薄板的方法
CN111843169A (zh) * 2020-06-29 2020-10-30 华北水利水电大学 一种超声波焊接铜薄板与镍薄板的方法
CN111843166A (zh) * 2020-06-29 2020-10-30 华北水利水电大学 一种超声波焊接铜薄板和铝薄板的方法
CN111843168A (zh) * 2020-06-29 2020-10-30 华北水利水电大学 一种超声波焊接镍薄板的方法
CN111843168B (zh) * 2020-06-29 2022-01-07 华北水利水电大学 一种超声波焊接镍薄板的方法
CN111843169B (zh) * 2020-06-29 2022-01-07 华北水利水电大学 一种超声波焊接铜薄板与镍薄板的方法
CN111843166B (zh) * 2020-06-29 2022-06-07 华北水利水电大学 一种超声波焊接铜薄板和铝薄板的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109365982A (zh) 一种铜薄材超声波点焊连接方法
CN105098249A (zh) 柔性电池和具有其的柔性电池组
WO2023103993A1 (zh) 极片及电池
CN103500844B (zh) 圆柱形多极耳锂离子电池及其制备方法
CN207765484U (zh) 一种全极耳圆柱电池
CN105633340A (zh) 一种锂离子电池复合极片及其制备方法
CN108963188A (zh) 一种锂电池负极及其制备方法和锂电池
CN202275893U (zh) 锂离子电池
CN205583028U (zh) 用于锂离子电池的圆形集流盘
CN205583036U (zh) 一种用于叠片电池的极片
CN202196821U (zh) 一种动力锂电池的复合正极极耳
CN207868261U (zh) 一种锂离子电池
CN102427120A (zh) 软包锂离子电池正极极耳的制作方法
CN103219524A (zh) 一种叠片锂离子电池正极集流体箔片、正极极片及电池
CN105810875A (zh) 用于锂离子电池的圆形集流盘
CN203071159U (zh) 一种多芯包塑料壳锂离子二次电池
CN102489857A (zh) 一种锂离子电池正极铝极耳和镍带之间的焊接方法
CN101972887A (zh) 用于电芯两极与镍片的点焊方法
CN104091912B (zh) 一种多极耳锂电池卷芯极其极耳焊接方法
CN103178232B (zh) 一种软包动力锂离子电池负极极耳结构及其制备方法
CN203631644U (zh) 用于软包锂电池的复合金属结构正极耳及复合金属带材
CN205985164U (zh) 动力电池极柱与转接片的连接结构
CN101752543A (zh) 一种提高电池内阻一致性的制作方法
CN205230842U (zh) 一种镀镍铜转锡极耳
CN203826470U (zh) 组合电池用的焊接片

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190222