CN112439963A - 硬焊接合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种硬焊接合方法，其包括以下步骤：步骤(a)：提供第一铝基母材、第二铝基母材以及一铜合金片，该第一铝基母材具有第一接合面，该第二铝基母材具有第二接合面，将该铜合金片设置于该第一铝基母材以及该第二铝基母材之间，使该铜合金片相对的两面分别与该第一接合面以及该第二接合面相接触，以形成叠层结构；以及步骤(b)：将该叠层结构置于真空环境中加热，使该第一铝基母材和该第二铝基母材进行硬焊接合；其中，加热温度为480℃至570℃。本发明的硬焊接合方法具有成本低廉、工艺简易，且保有良好接合强度的优点。
Description
技术领域
本发明是关于一种硬焊接合方法，尤指一种铝基材料的硬焊接合方法。
背景技术
铝以及铝合金(例如编号6061铝合金)由于具有密度小、强度高与耐腐蚀等优良的特性，因而广泛应用于汽车、航太以及军事工业等领域。据此，铝以及铝合金结构件之间的接合工艺，一直是受到相当重视的研究课题及重要的关键技术。
一般来说，由铝或铝合金制成的构件之间的接合是选用硬焊接合的方法。硬焊接合泛指一种加热温度须高于450℃的接合技术，在实施时通常需要选用一填料进行加热，因该填料的熔点低于欲连接的构件，使该填料具有足够的流动性，并利用毛细作用充分的填充于欲连接的两构件之间，待其冷却凝固后即完成构件之间的接合，其中，填料的选择是为该接合工艺的关键因素之一。
现行用于铝以及铝合金进行接合的填料主要使用铝基填料，其中，含有约7％至12％的硅元素的铝硅(Al-Si)系列填料(例如编号4043、4045以及4047等铝硅合金)，因具有良好的润湿性、流动性、抗腐蚀性以及可加工性，成为最广泛应用的一种铝基填料。然而，由于Al-Si系列填料的熔点高达约580℃，而如编号6061的铝合金母材的固相线温度亦约为580℃，当填料的熔点温度与铝合金母材的固相线温度太接近时，极容易引起母材晶粒长大、熔融等问题，造成母材性质的改变，进而严重影响焊接处的力学性能。
为解决上述铝基填料与铝合金母材的熔点太接近的缺点，需再额外添加较高含量的数种元素(例如锌、镁等)至铝基填料中以降低熔点，然而，含有多元素的铝基填料虽然可以降低熔点，但易造成其脆性增大以及生成金属间的化合物，故需要仔细评估所添加的元素种类及其比例，如此一来，选用添加额外元素的铝基填料不仅增加硬焊接合程序的複杂度，亦增加了实施的成本。
发明内容
由于上述现有方法存在的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种硬焊接合方法，使其能在较低的加热温度下实现硬焊接合的目的，具有工艺简易、增进成本效益的优点。
本发明的另一目的在于提供一种硬焊接合方法，经由该硬焊接合方法接合而成的铝基材料组件，其接合处的介面无孔洞或裂痕，且具有良好的接合品质和结构特性。
为达成前述目的，本发明提供一种硬焊接合方法，包括以下步骤：步骤(a)：提供第一铝基母材、第二铝基母材以及一铜合金片，该第一铝基母材具有第一接合面，该第二铝基母材具有第二接合面，将该铜合金片设置于该第一铝基母材以及该第二铝基母材之间，使该铜合金片相对的两面分别与该第一接合面以及该第二接合面相接触，以形成叠层结构；以及步骤(b)：将该叠层结构置于真空环境中加热，使该第一铝基母材和该第二铝基母材进行硬焊接合；其中，加热温度为480℃至570℃。
通过选用铜合金片作为填料，不仅原料取得容易、价格便宜，整体的工艺也相当简易；此外，因铜合金与铝合金可形成结晶相，降低硬焊接合所需的加热温度，相较于现有方法可减少能源消耗，同时降低高温加热对铝基母材的影响，进而使得焊接完成的介面可具有良好的接合品质和结构特性，不会具有孔洞或裂痕。
较佳的，该步骤(b)中进行硬焊接合的加热温度是介于500℃至570℃。通过控制硬焊接合时的加热温度使铜合金与铝合金形成结晶相，能消除铜合金片与铝基母材的接触介面，使两者能够相互渗入，进而在焊接处形成一铜铝合金共存的介面，因而具有良好的接合品质与结构特性，而不会产生孔洞或裂痕。
较佳的，该铜合金片包含铜(Cu)以及微量金属，该微量金属是选自由钙(Ca)、金(Au)、铟(In)、锗(Ge)、铬(Cr)及其组合所组成的群组；且以该铜合金片的整体重量为基准，该微量金属的总含量为100ppm至11000ppm。透过添加不同种类的微量金属，可使该铜合金片于硬焊接合时具有不同的效果。具体而言，添加钙能改善接合处的结构稳定性，使其强度增加；添加金除了能预防氧化外，还能提升介面扩散速率；添加铟能提供更佳的润湿性；而添加锗或铬则能够防止氧化与硫化的发生。
具体而言，当微量金属是单一金属成份时，该微量金属的总量即等同于该单一金属成份的含量；当微量金属是由两个或两个以上的金属成分所组成时，该微量金属的总量等同于该微量金属的个别含量的总合。
在本发明的一个实施态样中，该微量金属为铬，其中，以该铜合金片的整体重量为基准，铬的含量是100ppm至11000ppm；在本发明的另一个实施态样中，该微量金属为钙，其中，以该铜合金片的整体重量为基准，钙的含量是100ppm至11000ppm；在本发明的另一个实施态样中，该微量金属为金，其中，以该铜合金片的整体重量为基准，金的含量是100ppm至11000ppm；在本发明的另一个实施态样中，该微量金属是由金、铟所组成，其中，以该铜合金片的整体重量为基准，金、铟的含量皆为2500ppm至5000ppm；在本发明的另一个实施态样中，该微量金属是由锗、铬所组成，其中，以该铜合金片的整体重量为基准，锗、铬的含量皆为2500ppm至5000ppm；在本发明的另一个实施态样中，该微量金属是由锗、钙所组成，其中，以该铜合金片的整体重量为基准，锗、钙的含量皆为2500ppm至5000ppm；在本发明的另一个实施态样中，该微量金属是由锗、金所组成，其中，以该铜合金片的整体重量为基准，锗、金的含量皆为2500ppm至5000ppm；在本发明的另一个实施态样中，该微量金属是由钙、锗、金所组成，其中，以该铜合金片的整体重量为基准，钙、锗、金的含量皆为1500ppm至3500ppm；在本发明的另一个实施态样中，该微量金属是由钙、锗、铟、铬所组成，其中，以该铜合金片的整体重量为基准，钙、锗、铟、铬的含量皆为500ppm至2500ppm。
较佳的，该微量金属为钙，其中，以该铜合金片的整体重量为基准，钙的含量是2000ppm至10000ppm。
依据本发明，该铜合金片可选用但不限于以下方式获得：将铜合金料块(铜以及微量金属，该微量金属是选自由钙、金、铟、锗、铬及其组合所组成的群组)置入一坩埚中并送入一真空炉中，接着以900℃至1100℃的加热温度持温2小时至4小时进行熔炼，完成后浇铸取出，随后以加热温度500℃至800℃持温2小时至4小时进行热均质处理，再透过热滚轧工艺及冷轧工艺，最终得到该铜合金片。
较佳的，该铜合金片的厚度是介于5微米(μm)至1000μm之间。更佳的，该铜合金片的厚度是介于10μm至300μm之间。通过控制该铜合金片的厚度于上述的范围中，能提升接合介面的接合强度。
较佳的，该步骤(b)中进行硬焊接合的时间是介于10分钟至120分钟。更佳的，该步骤(b)中进行硬焊接合的时间是介于15分钟至80分钟。该进行硬焊接合的时间是指加热至前述特定的温度范围后，进行硬焊接合的时间。控制持温进行硬焊接合的时间于前述范围内，能够增加接合介面的气密性以及拉伸强度。
较佳的，该步骤(b)中的真空环境的压力是介于10-5托尔(torr)至10-2torr。在真空环境下进行硬焊接合，可避免加热升温的过程中发生氧化反应，进一步防止接合介面生成裂缝及孔洞。
依据本发明，铝基母材是为铝金属或铝合金。较佳的，所述铝基母材为以硅、镁为主要添加元素的铝合金；举例而言，可为编号为6061的铝合金。
在本发明的一些实施态样中，该第一铝基母材和该第二铝基母材是以头对头的方式透过铜合金片相互接触，形成所述的叠层结构。在本发明的另一实施态样中，该第一铝基母材和该第二铝基母材是以侧对侧的方式透过铜合金片相互接触，形成所述的叠层结构。
在说明说书中，由“小数值至大数值”表示的范围，如果没有特别指明，则表示其范围为大于或等于该小数值至小于或等于该大数值。例如：480℃至570℃，即表示其范围为“大于或等于480℃至小于或等于570℃”。
依据本发明，由于铜合金片材料取得容易且价格低廉，因此以铜合金片取代铝基填料不仅简化硬焊接合的工艺，同时也降低该工艺的成本，同时再通过控制硬焊接合时的加热温度达到铜合金与铝合金的结晶温度，能获得该焊接处介面不会有孔洞与裂痕以及良好的接合品质与结构特性等优点，进而提升本发明的硬焊接合方法应用于产业界的价值。
附图说明
图1A为该第一铝基母材以及该第二铝基母材间可适用的一种接合方式；
图1B为该第一铝基母材以及该第二铝基母材间可适用的另一种接合方式；
图2A为实施例3焊接处介面通过扫描式电子显微镜拍摄的照片；
图2B为实施例3焊接处介面通过扫描式电子显微镜以更高倍率拍摄的照片。
具体实施方式
以下列举数种具体实施例说明本发明的实施方式，熟习此技艺者可经由本说明书的内容轻易地了解本发明所能达成的优点与功效，并且于不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更，以施行或应用本发明的内容。
本发明提供一种硬焊接合方法，其包含步骤(a)：设置第一铝基母材、铜合金片以及第二铝基母材形成叠层结构；以及步骤(b)：将该叠层于真空环境中加热，其中，步骤(a)的叠层是有两种接合方式。
如图1A所示，第一种接合方式是将第一铝基母材10与第二铝基母材20以头对头的方式，分别以第一接合面11、第二接合面12与铜合金片30的相对的两面相接触，形成的叠层结构。如图1A所示，第一铝基母材10、第二铝基母材20皆为长形薄层，所谓头对头是指铜合金片30夹置于第一铝基母材10的短侧及第二铝基母材20的短侧之间。
如图1B所示，第二种接合方式是将第一铝基母材10与第二铝基母材20以侧对侧的方式，分别以第一接合面11、第二接合面12与铜合金片30的相对的两面相接触，形成的叠层结构。如图1B所示，第一铝基母材10、第二铝基母材20也是长形薄层，所谓侧对侧是指铜合金片30夹置于第一铝基母材10的长侧与第二铝基母材20的长侧之间。
以下所列举的实施例1至3以及比较例1至3皆以上述第一种接合方式形成叠层。
实施例1
本发明提供一示例性的实施例1，其包含以下步骤：提供一厚度为10μm的铜合金片，其含有铜和10000ppm的铬元素，将该铜合金片设置于第一铝基母材以及第二铝基母材之间，其中，所述两个铝基母材皆为编号6061的铝合金母材(以下简称为6061母材)，使该铜合金片相对的两面各自与该等6061母材相接触，以形成叠层结构；将该叠层结构置于压力为10-2torr的环境下并以510℃的加热温度持温15分钟，使该叠层结构中的该等6061母材进行硬焊接合；将温度冷却至室温即完成所述二个6061母材之间的接合。
实施例2
本发明提供一示例性的实施例2，其包含以下步骤：提供一厚度为100μm的铜合金片，其含有铜和10000ppm的钙元素，将该铜合金片设置于第一铝基母材以及第二铝基母材之间，其中，该两个铝基母材皆为6061母材，使该铜合金片相对的两面各自与所述二个6061母材相接触，以形成叠层结构；将该叠层结构置于压力为10-5torr的环境下并以570℃的加热温度持温80分钟，使该叠层结构中的该等6061母材进行硬焊接合；将温度冷却至室温即完成所述二个6061母材之间的接合。
实施例3
本发明提供一示例性的实施例3，其包含以下步骤：提供一厚度为70μm的铜合金片，其含有铜和8000ppm的锗元素，将该铜合金片设置于第一铝基母材以及第二铝基母材之间，其中，所述两个铝基母材皆为6061母材，使该铜合金片相对的两面各自与该二个6061母材相接触，以形成叠层结构；将该叠层结构置于压力为10-5torr的环境下并以550℃的加热温度持温60分钟，使该叠层结构中的该等6061母材进行硬焊接合；将温度冷却至室温即完成所述二个6061母材之间的接合。
参考例1
本发明提供的参考例1是选用编号为4043的铝基填料(以下简称4043填料)进行硬焊接合，其包括以下步骤：将一厚度为30μm的4043填料设置于第一铝基母材以及第二铝基母材之间，其中所述两个铝基母材皆为6061母材，使该4043填料相对的两面各自与所述二个6061母材相接触，以形成叠层结构；将该叠层结构置于压力为10-2torr的环境下并加热该叠层结构至温度为575℃，持续15分钟以进行硬焊接合；将温度冷却至室温以完成所述二个6061母材之间的接合。
参考例2
本发明提供的参考例2是选用编号为4045的铝基填料(以下简称4045填料)进行硬焊接合，其包括以下步骤：将一厚度为50μm的4045填料设置于第一铝基母材以及第二铝基母材之间，其中所述两个铝基母材皆为6061母材，使该4045填料相对的两面各自与所述二个6061母材相接触，以形成叠层结构；将该叠层结构置于压力为10-2torr的环境下并加热该叠层结构至温度为580℃，持续30分钟以进行硬焊接合；将温度冷却至室温以完成所述二个6061母材之间的接合。
参考例3
本发明提供的参考例3是选用编号为4047的铝基填料(以下简称4047填料)进行硬焊接合，其包括以下步骤：将一厚度为100μm的4047填料设置于第一铝基母材以及第二铝基母材之间，其中所述两个铝基母材皆为6061母材，使该4047填料相对的两面各自与所述二个6061母材相接触，以形成叠层结构；将该叠层结构置于压力为10-5torr的环境下并加热该叠层结构至温度为585℃，持续45分钟以进行硬焊接合；将温度冷却至室温以完成所述二个6061母材之间的接合。
分析1：焊接介面的形貌分析
实施例1至3皆使用型号为Hitachi TM3030的扫描式电子显微镜(ScanningElectron Microscope,SEM)观察焊接处的介面。从实施例1至3的实验结果可观察到以实施例1至3的硬焊接合方法所得的铝基材料组件的焊接处介面皆不具孔洞以及裂痕，并可于其焊接处介面观察到具有铜铝合金共存的区域。
以观察实施例3的焊接处介面的结果(如图2A)为例进行说明，第一铝基母材10与铜合金片30或第二铝基母材20与铜合金片30之间的接合介面紧密且接合良好，并无观察到任何孔洞以及裂痕；再以更高放大倍率进行观察，如图2B所示，在铜合金片30中可以观察到白色与灰色掺杂的区域，由于加热温度达到铜合金与铝合金的结晶温度后，铜合金片与铝基母材接触面的障蔽消失，因而能相互渗入，最后产生白色与灰色掺杂的铜铝合金共存区域，其中，灰色的斑点为铜铝合金31。再将该铜铝合金共存区以型号为Bruker Q70的能量散射光谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)进行元素分析，显示确实有铜铝合金31的存在。
由上述分析结果此可证实，透过本发明的硬焊接合方法完成接合的铝基材料组件，其焊接处介面不具孔洞以及裂痕，同时具有铜铝合金共存的区域，因而有良好的接合品质与结构特性。
分析2：硬焊接合强度分析
为进行接合强度的分析，使用型号为Shimadzu AGSX STD的拉力试验机，在室温下以每分钟1毫米的拉伸速率进行测试，量取硬焊接合处所能承受的最大强度，即代表焊接处所能承受的剪切力。
实施例1至3以及参考例1至3皆以上述方式测试焊接处的剪切力强度，结果列于下表1中。
表1：焊接处的剪切力强度
| 测试样品 | 剪切力(百万帕) |
| 实施例1 | 26 |
| 实施例2 | 32 |
| 实施例3 | 30 |
| 参考例1 | 24 |
| 参考例2 | 26 |
| 参考例3 | 26 |
由上表1的结果可知，依据本发明的硬焊接合方法，实施例1至3以铜合金片替换习知的铝基填料进行接合后，仍然可以承受与参考例1至3相当的剪接力强度，其中，实施例2以及3焊接处的剪切力更高于参考例1至3，显示透过本发明的硬焊接合方法亦可具有良好的接合强度。
综上所述，本发明选用铜合金片取代铝基填料进行铝基母材间的硬焊接合，由于铜合金片价格低廉且取得容易，使整体工艺更加简易、成本更低；此外，透过控制加热温度到达铜合金与铝合金的结晶温度，使得焊接处介面不具有孔洞或裂痕，且有良好的接合品质与结构特性以及保有良好的接合强度，同时也因为较低的加热温度而不影响铝基母材自身的特性，因而能提升本发明的硬焊接合方法的应用范围与价值。
Claims (8)
1.一种硬焊接合方法，包括以下步骤：
步骤(a)：提供第一铝基母材、第二铝基母材以及一铜合金片；所述第一铝基母材具有第一接合面，所述第二铝基母材具有第二接合面，将所述铜合金片设置于所述第一铝基母材以及所述第二铝基母材之间，使所述铜合金片相对的两面分别与所述第一接合面以及所述第二接合面相接触，以形成叠层结构；以及
步骤(b)：将所述叠层结构置于真空环境中加热，使所述第一铝基母材和所述第二铝基母材进行硬焊接合；其中，加热温度为480℃至570℃。
2.如权利要求1所述的硬焊接合方法，其中，所述加热温度是介于500℃至570℃。
3.如权利要求1所述的硬焊接合方法，其中，所述铜合金片包含铜和微量金属，所述微量金属是选自于由钙、金、铟、锗、铬及其组合所组成的群组；以所述铜合金片的整体重量为基准，所述微量金属的总含量为100ppm至11000ppm。
4.如权利要求3所述的硬焊接合方法，其中，所述微量金属是钙；以所述铜合金片的整体重量为基准，钙的含量为2000ppm至10000ppm。
5.如权利要求1所述的硬焊接合方法，其中，所述铜合金片的厚度是介于5微米至1000微米。
6.如权利要求5所述的硬焊接合方法，其中，所述铜合金片的厚度是介于10微米至300微米。
7.如权利要求1至6中任一项所述的硬焊接合方法，其中，所述步骤(b)中进行硬焊接合的时间是介于10分钟至120分钟。
8.如权利要求1至6中任一项所述的硬焊接合方法，其中，所述步骤(b)中的真空环境的压力是介于10-5托尔至10-2托尔。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4046305A (en) * | 1974-11-15 | 1977-09-06 | Associated Engineering Limited | Metallic bonding method |
| JPH04162981A (ja) * | 1990-10-25 | 1992-06-08 | Nippon Steel Corp | 真空ろう付用箔状アルミニウム合金ろう材 |
| JPH07212034A (ja) * | 1994-01-20 | 1995-08-11 | Tamura Seisakusho Co Ltd | 基板冷却装置 |
| CN101987402A (zh) * | 2010-11-30 | 2011-03-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种Cu-Sn-Ti钎料及使用其钎焊Ti2AlC陶瓷和铜的方法 |
| CN102000896A (zh) * | 2010-11-10 | 2011-04-06 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | Al合金Al-Cu瞬间液相扩散连接方法 |
| CN102357698A (zh) * | 2011-10-09 | 2012-02-22 | 浙江诸暨盾安换热器有限公司 | 一种钢管与铜管钎焊方法 |
| CN102873422A (zh) * | 2012-10-18 | 2013-01-16 | 北京科技大学 | 一种铝及铝合金与铜的扩散钎焊工艺 |
| JP2015027697A (ja) * | 2013-07-04 | 2015-02-12 | 住友金属鉱山株式会社 | ＰｂフリーＺｎ−Ａｌ系合金はんだとＣｕ系母材のクラッド材およびその製造方法 |
| CN107072071A (zh) * | 2016-01-15 | 2017-08-18 | Ｊｘ金属株式会社 | 铜箔、覆铜层压板、及印刷配线板和电子机器和传输线和天线的制造方法 |
| US20180021894A1 (en) * | 2015-02-17 | 2018-01-25 | Hoganas Ab (Publ) | Nickel based alloy with high melting range suitable for brazing super austenitic steel |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0747487A (ja) * | 1993-08-05 | 1995-02-21 | Showa Alum Corp | 低温ろう付用複合ろう材 |
| JP4162981B2 (ja) | 2002-12-10 | 2008-10-08 | 三菱電線工業株式会社 | ゴムチューブ装着方法及びその装着装置 |
| JP5906994B2 (ja) * | 2012-08-22 | 2016-04-20 | 日本軽金属株式会社 | アルミニウム合金部材の面ろう付け方法 |
-
2019
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-
2020
- 2020-08-11 CN CN202010799240.8A patent/CN112439963A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4046305A (en) * | 1974-11-15 | 1977-09-06 | Associated Engineering Limited | Metallic bonding method |
| JPH04162981A (ja) * | 1990-10-25 | 1992-06-08 | Nippon Steel Corp | 真空ろう付用箔状アルミニウム合金ろう材 |
| JPH07212034A (ja) * | 1994-01-20 | 1995-08-11 | Tamura Seisakusho Co Ltd | 基板冷却装置 |
| CN102000896A (zh) * | 2010-11-10 | 2011-04-06 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | Al合金Al-Cu瞬间液相扩散连接方法 |
| CN101987402A (zh) * | 2010-11-30 | 2011-03-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种Cu-Sn-Ti钎料及使用其钎焊Ti2AlC陶瓷和铜的方法 |
| CN102357698A (zh) * | 2011-10-09 | 2012-02-22 | 浙江诸暨盾安换热器有限公司 | 一种钢管与铜管钎焊方法 |
| CN102873422A (zh) * | 2012-10-18 | 2013-01-16 | 北京科技大学 | 一种铝及铝合金与铜的扩散钎焊工艺 |
| JP2015027697A (ja) * | 2013-07-04 | 2015-02-12 | 住友金属鉱山株式会社 | ＰｂフリーＺｎ−Ａｌ系合金はんだとＣｕ系母材のクラッド材およびその製造方法 |
| US20180021894A1 (en) * | 2015-02-17 | 2018-01-25 | Hoganas Ab (Publ) | Nickel based alloy with high melting range suitable for brazing super austenitic steel |
| CN107072071A (zh) * | 2016-01-15 | 2017-08-18 | Ｊｘ金属株式会社 | 铜箔、覆铜层压板、及印刷配线板和电子机器和传输线和天线的制造方法 |
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