CN111843168A - 一种超声波焊接镍薄板的方法 - Google Patents

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Abstract

一种超声波焊接镍薄板的方法，在待焊接的镍薄板之间涂覆纳米非晶镍颗粒，形成中间层，中间层的厚度为20～40μm；纳米非晶镍颗粒表面包覆一层厚度为1~3nm的聚乙烯吡咯烷酮；在涂覆纳米非晶镍颗粒中间层之前，把镍薄板浸入浓度为5～9%的稀盐酸溶液中清洗10～20分钟，然后用纯酒精清洗，晾干；对涂覆纳米非晶镍颗粒中间层的镍薄板进行超声波焊接，焊接时间为0.4～0.8s，焊接压力为40～65psi，焊接振幅为35～60μm；本发明采用纳米非晶镍颗粒作为中间层辅助超声波焊接镍/镍，接头的最大剪切强度达到2580N，接头电阻小于98μΩ，解决了超声波焊接镍/镍接头力学性能低、电阻高的问题。

Description

一种超声波焊接镍薄板的方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，更具体地说，涉及一种超声波焊接镍薄板的方法。
背景技术
锂电池被广泛应用于新能源行业，电池组中的极片、汇流条主要采用纯镍、铜、铝等材料，如若锂电池中极片、汇流条采用纯镍材料，则不可避免的有镍/镍接头的存在，为了使镍/镍接头具有更好的导电性，母材纯镍薄板需要具有特定的织构和晶体取向。激光焊接、电子束焊接、等离子焊接、手工电弧焊等焊接方法可以焊接镍薄板，但是这些方法会使母材熔化，致使焊缝晶粒尺寸粗大，特定的织构和晶粒取向消失，这将导致纯镍薄板的导电性能下降。
超声波焊接技术作为固态焊接技术，较电阻点焊、搅拌摩擦点焊、熔焊具有焊接时间短、能耗低、环保、无焊接气孔等优点，而且在焊接时基本不改变母材的织构和晶体取向，因此广泛应用在锂电池极片、汇流条等导体材料的焊接；然而由于镍具有较高的硬度，超声波焊接镍薄板时存在一定的困难，导致超声波焊接镍/镍接头的强度较低，在锂电池使用过程中镍/镍接头容易开裂，从而影响锂电池的安全可靠性，因此亟需采用一种可提高镍/镍焊接接头力学性能和导电性能的方法。
发明内容
有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种超声波焊接镍薄板的方法，可提高超声波焊接镍薄板界面的焊合率，从而达到提高超声波焊接镍/镍接头的力学性能和导电性能的目的。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种超声波焊接镍薄板的方法，在待焊接的镍薄板之间涂覆纳米非晶镍颗粒，形成中间层，所述中间层的厚度为20～40μm；对涂覆纳米非晶镍颗粒中间层的镍薄板进行超声波焊接，焊接时间为0.4～0.8s，焊接压力为40～65psi，焊接振幅为35～60μm。
进一步的，所述镍薄板的材质为纯镍。
进一步的，所述镍薄板的厚度为0.1～1.5mm。
进一步的，所述纳米非晶镍颗粒的粒径为10～60 nm，纳米非晶镍颗粒表面包覆一层厚度为1~3nm的聚乙烯吡咯烷酮。
进一步的，在涂覆纳米非晶镍颗粒中间层之前，把镍薄板浸入浓度为5～9%的稀盐酸溶液中清洗10～20分钟，然后用纯酒精清洗，晾干。
进一步的，所述纳米非晶镍颗粒通过印刷的方式涂覆到待焊接的镍薄板的表面。
进一步的，所述镍薄板之间的连接方式为搭接，搭接为两层镍薄板或多层镍薄板之间的连接；搭接为两层镍薄板或多层镍薄板时，纳米非晶镍颗粒添加于两层或相邻的两层镍薄板之间。
本发明的有益效果是：
本发明采用超声波焊接添加有纳米非晶镍中间层的镍薄板，超声波焊接时，焊接界面的材料受到一定的压力和高频的剪切力的作用，焊接界面温度将会提高，当焊接界面温度达到使不稳定状态的纳米非晶镍结晶化的温度时，纳米非晶镍迅速结晶，此时会产生大量的热，使焊接界面的温度提高，这有利于焊接界面焊合率的提高，优点如下：一是、高的界面焊合率可以提高焊接接头的导电性和力学性能，二是、焊合区母材的晶粒尺寸和织构基本未发生变化，不会影响到薄板镍的导电和力学性能，三是、焊接界面没有金属间化合物的产生，焊接界面没有引入异质材料；四是、厚度为纳米级的聚乙烯吡咯烷酮可以保护纳米非晶镍颗粒不被氧化，使纳米非晶镍颗粒具有良好的分散性，在结晶化时可以释放更多的热量。本发明采用纳米非晶镍颗粒作为中间层辅助超声波焊接镍/镍接头的最大剪切强度可以达到2580N，接头电阻小于98μΩ，此方法解决了超声波焊接镍/镍接头力学性能低、电阻高的问题，能够满足超声波焊接镍/镍接头在锂电池领域的需求。
具体实施方式
下面给出具体实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种超声波焊接镍薄板的方法，取两块厚度为0.5mm的待焊接纯镍薄板，进行超声波焊接前，浸入浓度为5%的稀盐酸溶液中清洗12分钟，然后用纯酒精清洗，晾干；
随后在纯镍薄板之间涂覆一层纳米非晶镍颗粒，纳米非晶镍颗粒表面包覆一层聚乙烯吡咯烷酮，形成中间层，所述纳米非晶镍颗粒通过印刷的方式涂覆到待焊接的镍薄板的表面，所述中间层的厚度为20μm，所述纳米非晶镍颗粒的粒径为60nm，所述聚乙烯吡咯烷酮的厚度为1nm；
对涂覆纳米非晶镍颗粒中间层的镍薄板进行超声波焊接，镍薄板之间的连接方式为搭接，焊接时间为0.4s，焊接压力为45psi，焊接振幅为45μm，超声波焊接工艺结束后，即得到本发明技术的超声波焊接镍/镍接头；
本发明采用超声波焊接添加有纳米非晶镍中间层的镍薄板，焊接界面的材料受到一定的压力和高频的剪切力的作用，焊接界面温度提高，有利于焊接界面焊合率的提高，焊合区母材的晶粒尺寸和织构基本未发生变化，不会影响到薄板镍的导电和力学性能，焊接界面也没有金属间化合物的产生，焊接界面没有引入异质材料，可以提高焊接接头的导电性和力学性能，本发明实施例1中的超声波焊接镍/镍接头的性能参数：剪切力为980.7N，其较没有纳米非晶镍颗粒中间层的超声波焊接镍/镍接头的剪切力提高了23.5%；电阻为79μΩ，其较没有纳米非晶镍颗粒中间层的超声波焊接镍/镍接头的电阻降低5.5%。
实施例2
一种超声波焊接镍薄板的方法，取三块厚度为1.0mm的待焊接纯镍薄板，进行超声波焊接前，浸入浓度为6%的稀盐酸溶液中清洗15分钟，然后用纯酒精清洗，晾干；
随后在纯镍薄板之间涂覆一层纳米非晶镍颗粒，纳米非晶镍颗粒表面包覆一层聚乙烯吡咯烷酮，形成中间层，所述纳米非晶镍颗粒通过印刷的方式涂覆到待焊接的镍薄板的表面，所述中间层的厚度为30μm，所述纳米非晶镍颗粒的粒径为40nm，所述聚乙烯吡咯烷酮的厚度为2nm；
三层镍薄板之间的连接方式为搭接，相邻两层镍薄板之间均涂覆有纳米非晶镍颗粒中间层，对镍薄板进行超声波焊接，焊接时间为0.6s，焊接压力为50psi，焊接振幅为50μm，超声波焊接工艺结束后，即得到本发明技术的超声波焊接镍/镍接头；
本发明采用超声波焊接添加有纳米非晶镍中间层的镍薄板，焊接界面的材料受到一定的压力和高频的剪切力的作用，焊接界面温度提高，有利于焊接界面焊合率的提高，焊合区母材的晶粒尺寸和织构基本未发生变化，不会影响到薄板镍的导电和力学性能，焊接界面也没有金属间化合物的产生，焊接界面没有引入异质材料，可以提高焊接接头的导电性和力学性能，本发明实施例2中超声波焊接镍/镍接头的性能参数：剪切力为1780.7N，其较没有纳米非晶镍颗粒中间层的超声波焊接镍/镍接头的剪切力提高了35.7%；电阻为86μΩ，其较没有纳米非晶镍颗粒中间层的超声波焊接镍/镍接头的电阻降低7.8%。
实施例3
一种超声波焊接镍薄板的方法，取两块厚度为1.2mm的待焊接纯镍薄板，进行超声波焊接前，浸入浓度为8%的稀盐酸溶液中清洗18分钟，然后用纯酒精清洗，晾干；
随后在纯镍薄板之间涂覆一层纳米非晶镍颗粒，纳米非晶镍颗粒表面包覆一层聚乙烯吡咯烷酮，形成中间层，所述纳米非晶镍颗粒通过印刷的方式涂覆到待焊接的镍薄板的表面，所述中间层的厚度为40μm，所述纳米非晶镍颗粒的粒径为20nm，所述聚乙烯吡咯烷酮的厚度为3nm；
对涂覆纳米非晶镍颗粒中间层的镍薄板进行超声波焊接，镍薄板之间的连接方式为搭接，焊接时间为0.75s，焊接压力为55psi，焊接振幅为60μm，超声波焊接工艺结束后，即得到本发明技术的超声波焊接镍/镍接头；
本发明采用超声波焊接添加有纳米非晶镍中间层的镍薄板，焊接界面的材料受到一定的压力和高频的剪切力的作用，焊接界面温度提高，有利于焊接界面焊合率的提高，焊合区母材的晶粒尺寸和织构基本未发生变化，不会影响到薄板镍的导电和力学性能，焊接界面也没有金属间化合物的产生，焊接界面没有引入异质材料，可以提高焊接接头的导电性和力学性能，本发明实施例3中超声波焊接镍/镍接头的性能参数：剪切力为2215.4N，其较没有纳米非晶镍颗粒中间层的超声波焊接镍/镍接头的剪切力提高了36.6%；电阻为84μΩ，其较没有纳米非晶镍颗粒中间层的超声波焊接镍/镍接头的电阻降低8.5%。
以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种超声波焊接镍薄板的方法，其特征在于，在待焊接的镍薄板之间涂覆纳米非晶镍颗粒，形成中间层，所述中间层的厚度为20～40μm；对涂覆纳米非晶镍颗粒中间层的镍薄板进行超声波焊接，焊接时间为0.4～0.8s，焊接压力为40～65psi，焊接振幅为35～60μm。
2.根据权利要求1所述的一种超声波焊接镍薄板的方法，其特征在于，所述镍薄板的材质为纯镍。
3.根据权利要求1所述的一种超声波焊接镍薄板的方法，其特征在于，所述镍薄板的厚度为0.1～1.5 mm。
4.根据权利要求1所述的一种超声波焊接镍薄板的方法，其特征在于，所述纳米非晶镍颗粒的粒径为10～60 nm，纳米非晶镍颗粒表面包覆一层厚度为1~3nm的聚乙烯吡咯烷酮。
5.根据权利要求1所述的一种超声波焊接镍薄板的方法，其特征在于，在涂覆纳米非晶镍颗粒中间层之前，把镍薄板浸入浓度为5～9%的稀盐酸溶液中清洗10～20分钟，然后用纯酒精清洗，晾干。
6.根据权利要求1所述的一种超声波焊接镍薄板的方法，其特征在于，所述纳米非晶镍颗粒通过印刷的方式涂覆到待焊接的镍薄板的表面。
7.根据权利要求1所述的一种超声波焊接镍薄板的方法，其特征在于，所述镍薄板之间的连接方式为搭接，搭接为两层镍薄板或多层镍薄板之间的连接；搭接为两层镍薄板或多层镍薄板时，纳米非晶镍颗粒添加于两层或相邻的两层镍薄板之间。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113695731A (zh) * 2021-09-02 2021-11-26 哈尔滨工业大学 利用电沉积纳米晶镍中间层进行金属/合金低温扩散连接的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2642338A1 (de) * 1976-08-19 1978-02-23 Rau Fa G Kontaktkoerper und herstellungsverfahren hierzu
JP2004356319A (ja) * 2003-05-28 2004-12-16 Fujikura Ltd 超音波接合用銅材
CN1686659A (zh) * 2005-04-29 2005-10-26 哈尔滨工业大学 铝基复合材料超声－电阻焊接方法
CN107833651A (zh) * 2017-10-25 2018-03-23 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种复合纳米银膏及快速烧结封装方法
CN109365982A (zh) * 2018-11-29 2019-02-22 华北水利水电大学 一种铜薄材超声波点焊连接方法
CN109759741A (zh) * 2019-03-13 2019-05-17 重庆理工大学 一种超声辅助钎焊用钎焊粉及钎焊方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2642338A1 (de) * 1976-08-19 1978-02-23 Rau Fa G Kontaktkoerper und herstellungsverfahren hierzu
JP2004356319A (ja) * 2003-05-28 2004-12-16 Fujikura Ltd 超音波接合用銅材
CN1686659A (zh) * 2005-04-29 2005-10-26 哈尔滨工业大学 铝基复合材料超声－电阻焊接方法
CN107833651A (zh) * 2017-10-25 2018-03-23 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种复合纳米银膏及快速烧结封装方法
CN109365982A (zh) * 2018-11-29 2019-02-22 华北水利水电大学 一种铜薄材超声波点焊连接方法
CN109759741A (zh) * 2019-03-13 2019-05-17 重庆理工大学 一种超声辅助钎焊用钎焊粉及钎焊方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113695731A (zh) * 2021-09-02 2021-11-26 哈尔滨工业大学 利用电沉积纳米晶镍中间层进行金属/合金低温扩散连接的方法

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