CN112589251A - 一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法 - Google Patents
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Abstract
一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，属于扩散焊接技术领域，本发明为了解决现有铝合金与异种金属在真空焊接时受到真空炉腔空间的限制，限制了铝合金与异种金属的扩散焊接，同时在进行真空焊接时必须经长时间舱体冷却至室温才能够取放试件，大大增加了该工序的生产时间，导致生产效率低下的问题，本发明的核心方法为在待焊铝合金表面化学沉积一层铜膜，该铜膜能够有效防止待焊铝合金表面被二次氧化，避免铝合金表面的氧化层降低焊接接头性能，同时能够提高待焊铝合金表面的扩散系数，促进扩散效率，增强铝合金与异种金属焊接接头的综合力学性能，本发明主要用于轨道交通与航空航天事业中对铝合金与异种金属在非真空条件下进行焊接。
Description
技术领域
本发明属于扩散焊接技术领域，具体涉及一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方 法。
背景技术
随着轨道交通与航空航天事业的不断发展，单一金属作为结构材料已不符合减重、节 能和高强度的需求，而铝合金具有密度低、比强度和比刚度高、良好的耐热性以及优越的 超塑成形性等优点，因此，实现铝合金与异种金属的扩散焊接在航空航天、轨道交通应用 领域具有重要意义。
铝作为一种活泼金属在空气中极易形成致密且稳定的氧化膜(AL2O3)，该氧化膜受热 时不会分解，在焊接过程中会阻碍铝原子与异种金属原子间相互扩散，造成焊合率降低， 甚至无法焊合。所以铝合金与异种金属的扩散焊接往往需要在真空环境中进行，且对真空 扩散焊接设备要求极为苛刻，由于真空炉腔空间的限制，真空扩散焊接面积往往小于1*1m2；因此限制了铝合金与异种金属的扩散焊接，限制了其在航空航天、轨道交通及核 工业等方面的应用。另外，由于真空设备自身特点，开启舱门需要在室温下进行，所以在 真空设备中进行扩散焊接，必须经长时间舱体冷却至室温才能够取放试件，大大增加了该 工序的生产时间，导致生产效率低下。
鉴于上述铝合金与异种金属扩散焊接现状，本发明创作者提出了一种铝合金与异种金 属非真空扩散焊接方法，解决了铝合金扩散焊接必须在真空设备中制备的重大问题，简便 高效地实现铝合金非真空扩散焊接，大大提高生产效率，得到性能良好的焊后铝合金试件。
发明内容
本发明为了解决现有铝合金与异种金属在真空焊接时受到真空炉腔空间的限制，限制 了铝合金与异种金属的工件尺寸，同时在进行真空焊接时必须经长时间舱体冷却至室温才 能够取放试件，大大增加了该工序的生产时间，导致生产效率低下的问题，进而提供一种 铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法；
一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，所述方法是通过以下步骤实现的：
步骤一：清理铝合金与异种金属待焊表面：将铝合金表面及异种金属表面进行机械打 磨、抛光并置于丙酮溶液中清除表面油污；
步骤二：去除铝合金与异种金属表面的氧化膜：依次使用碱溶液及酸溶液清洗铝合金 与异种金属，去除表面待焊表面氧化膜；
步骤三：在铝合金待焊表面进行化学沉积铜膜；
步骤四：对铝合金与异种金属进行非真空扩散焊接；
进一步地，所述步骤一中依次选用目数由低至高的砂纸将待焊铝合金与异种金属的表 面进行机械打磨和抛光处理随后置于丙酮溶液中进行超声清洗，去除铝合金与异种金属表 面油污；
进一步地，所述步骤二中碱溶液为氢氧化钠溶液，酸溶液为硝酸溶液；
进一步地，所述步骤二中氢氧化钠溶液浓度为10wt.％，硝酸溶液浓度为15vol.％；
进一步地，所述步骤三中待焊铝合金表面化学沉积铜膜使用以硫酸铜为主盐，酒石酸 钾钠作为络合剂的溶液，工艺条件为：温度为25℃、pH＝12、沉积时间为20～60min；
进一步地，所述步骤三中通过控制化学沉积时间，调节中间层镀膜厚度，约为 7.5～20μm，晶粒尺寸为420～500nm；
进一步地，所述步骤四包括以下步骤：
步骤四一：首先将非真空扩散焊接炉预热；
步骤四二：待非真空扩散焊接炉内温度达到预热温度后，将表面沉积铜膜的铝合金式 样与异种金属板材相对叠放形成待焊组件置于扩散焊接炉中放入至非真空扩散焊接炉中， 同时升温至目标温度并施加压力，在空气环境中进行扩散焊接；
步骤四三：组件焊接完成后，在炉内进行保温保压定形：
步骤四四：保温保压定型后，逐步降低炉内温度至预热温度后，将保温保压定形后的 工件从非真空扩散焊接炉中取出，并将下一组待焊组件立即放入扩散焊接炉中；
步骤四五：重复进行上述步骤，对多组待焊组件进行逐一焊接，直至完成所有待焊组 件的焊接工序；
进一步地，所述步骤四一中非真空扩散焊接炉的预热温度为400°；
进一步地，所述步骤四二中焊接工艺参数为升高温度至480～550℃，施加焊接压力为 5～10MPa；
进一步地，所述步骤四三中的保温时间为90min；
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明提供一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，通过在待焊铝合金表面 电沉积纳米铜膜，阻隔待焊铝合金表面与空气接触，防止氧化物的形成同时提高界面扩散 速率，实现铝合金与异种金属在空气环境中即在非真空扩散焊接炉内进行扩散焊接，简化 设备要求。
2、本发明提供一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，可以在炉腔温度为400℃ 时取放焊接试件，缩短了扩散焊接周期，提高生产效率，降低生产成本。
3、本发明提供一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，采用非真空扩散焊接平 台具有超大的工作面积可达3*2m2，远超过真空腔体中的扩散平台面积(1*1m2)，可以实现超大尺寸铝合金与异种金属板材非真空扩散焊接工件的制备。
附图说明
图1是本发明铝合金与异种金属非真空扩散焊接流程示意图
图2是本发明铝合金待焊表面化学沉积铜膜的表面状态
图3铝合金与异种金属板材待焊组件剖面示意图
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式提供了一种铝合金与 异种金属非真空扩散焊接方法，所述方法是通过以下步骤实现的：
步骤一：清理铝合金与异种金属待焊表面：将铝合金表面及异种金属表面进行机械打 磨、抛光并置于丙酮溶液中清除表面油污；
步骤二：去除铝合金与异种金属表面的氧化膜：依次使用碱溶液及酸溶液清洗铝合金 与异种金属，去除表面待焊表面氧化膜；
步骤三：在铝合金待焊表面进行化学沉积铜膜；
步骤四：对铝合金与异种金属进行非真空扩散焊接。
本发明所述一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，改变了现有的铝合金和异种 钢的焊接方式，通过在待焊铝合金表面电沉积纳米铜膜，阻隔待焊铝合金表面与空气接触， 防止氧化物的形成同时提高界面扩散速率，实现铝合金与异种金属在空气环境中即在非真 空扩散焊接炉内进行扩散焊接，此种焊接方式可以简化设备要求、缩短了扩散焊接周期、 提高生产效率、降低生产成本以及增大了工作空间，可以满足更大尺寸的铝合金和异种钢 组件进行焊接。
具体实施方式二：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一 所述的步骤一作进一步限定，本实施方式中，所述步骤一中依次选用目数由低至高的砂纸 将待焊铝合金与异种金属的表面进行机械打磨和抛光处理随后置于丙酮溶液中进行超声 清洗，去除铝合金与异种金属表面油污。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
本实施方式中，砂纸的选取类别为400目至1500目，一般由低至高选择三种砂纸进行机械打磨和抛光处理，在进行打磨和抛光时所用的砂纸的目数逐渐增大，如此设置有利于保证铝合金与异种金属表面清理的完整性，并且保证更好的光洁度。
具体实施方式三：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二 所述的步骤二作进一步限定，本实施方式中，所述步骤二中碱溶液为氢氧化钠溶液，酸溶 液为硝酸溶液。其它组成及连接方式与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三 所述的步骤二作进一步限定，本实施方式中，所述步骤二中氢氧化钠溶液浓度为10wt.％， 硝酸溶液浓度为15vol.％。其它组成及连接方式与具体实施方式三相同。
如此设置，先用碱溶液清洗主要达到二次除油污以及初步去除氧化膜的效果，再用酸 溶液清洗是要进一步去除氧化膜，同时活化铝合金表面原子，提高扩散系数。
具体实施方式五：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式四 所述的步骤三作进一步限定，本实施方式中，所述步骤三中待焊铝合金表面化学沉积铜膜 使用以硫酸铜为主盐，酒石酸钾钠作为络合剂的溶液，工艺条件为：温度为25℃、pH＝12、 沉积时间为20～60min。其它组成及连接方式与具体实施方式四相同。
如此设置，通过化学沉积方法在铝合金待焊表面沉积铜膜，不仅能够活化待焊面增加 原子扩散速率，而且可以防止铝合金在扩散焊接过程中形成致密氧化膜被二次氧化。
具体实施方式六：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式五 所述步骤三作进一步限定，本实施方式中，所述步骤三中通过控制化学沉积时间，调节中 间层镀膜厚度，约为7.5～20μm，晶粒尺寸为420～500nm。其它组成及连接方式与具体实施方式五相同。
本实施方式中，沉积铜膜的厚度不易过大，铜膜的作用在于活化待焊面增加原子扩散 速率，同时防止铝合金在扩散焊接过程中形成致密氧化膜被二次氧化，如果沉积铜膜的厚 度多大，会增加原子扩散的距离，失去了活化待焊面增加其扩散速率的意义。
具体实施方式七：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六 所述步骤四作进一步限定，本实施方式中，所述步骤四包括以下步骤：
步骤四一：首先将非真空扩散焊接炉预热；
步骤四二：待非真空扩散焊接炉内温度达到预热温度后，将表面沉积铜膜的铝合金式 样与异种金属板材相对叠放形成待焊组件置于扩散焊接炉中放入至非真空扩散焊接炉中， 同时升温至目标温度并施加压力，在空气环境中进行扩散焊接；
步骤四三：组件焊接完成后，在炉内进行保温保压定形：
步骤四四：保温保压定型后，逐步降低炉内温度至预热温度后，将保温保压定形后的 工件从非真空扩散焊接炉中取出，并将下一组待焊组件立即放入扩散焊接炉中；
步骤四五：重复进行上述步骤，对多组待焊组件进行逐一焊接，直至完成所有待焊组 件的焊接工序。其它组成及连接方式与具体实施方式六相同。
本实施方式中，对铝合金与异种金属进行非真空扩散焊接，为提高生产效率，可以在 400℃时将待焊组件放入非真空扩散焊接炉中，升温至目标温度并施加压力，在空气环境 中进行扩散焊接。保温过程结束后，当设备温度降至400℃时，可取出已焊好的铝合金与异种金属试件，并将下一组待焊组件立即放入扩散焊接炉中。经上述循环取放焊接试件，高效实现铝合金与异种金属非真空扩散焊接，得到性能优越的焊后试件。
具体实施方式八：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式七 所述步骤四一作进一步限定，本实施方式中，所述步骤四一中非真空扩散焊接炉的预热温 度为400°。其它组成及连接方式与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式八 所述步骤四二作进一步限定，本实施方式中，所述步骤四二中焊接工艺参数为升高温度至 480～550℃，施加焊接压力为5～10MPa。其它组成及连接方式与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：参照图1至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式九 所述步骤四三作进一步限定，本实施方式中，所述步骤四三中的保温时间为90min。其它组成及连接方式与具体实施方式九相同。
实施例
本发明选用5B70、7050铝合金与ZK60镁合金、TC4钛合金、C6不锈钢和T2纯铜 作为扩散焊接材料，在铝合金待焊表面化学沉积一层铜膜后进行非真空扩散焊接，流程示 意图如图1所示。单层待焊板材尺寸为200mm*200mm*1.5mm，在铝合金待焊面化学沉 积铜膜，铜膜厚度为微米级，晶粒尺寸为纳米级，待焊表面化学沉积铜膜的表面状态如图 2所示，铝合金与异种金属形成待焊组件剖面示意图如图3所示。
实施例一：
首先使用400目、800目及1500目砂纸依次将5B70铝合金与ZK60镁合金板材待焊表面进行机械打磨并进行抛光处理，随后置于丙酮溶液中进行超声清洗20min，去除铝合金表面的油污。
将上述处理后的5B70铝合金材待焊面依次使用浓度为10wt.％的氢氧化钠溶液和浓 度为15vol.％的硝酸溶液依次清洗铝合金待焊表面，去除5B70铝合金板材表面氧化膜，清洗时间各为20min，随后取出铝合金板材使用酒精清洗残留硝酸溶液并迅速转入丙酮溶液中进行存放。
将上述处理后的ZK60镁合金材待焊面使用浓度为5wt.％的盐酸溶液清洗待焊表面， 去除板材表面氧化膜，清洗时间为10min，随后取出镁合金板材使用酒精清洗，并迅速转 入丙酮溶液中进行存放。
配制化学沉积溶液，溶液主盐为硫酸铜，酒石酸钾钠作为络合剂，工艺条件为：温度 为25℃、pH＝12，将5B70铝合金板材从丙酮溶液中取出用酒精清洗干净并迅速转入沉积溶液中进行化学镀铜，沉积时间为60min，待焊表面铜膜厚度为20μm，晶粒尺寸为 420～500nm，铜膜能够阻隔铝合金表面与氧气接触，防止铝合金被二次氧化，纳米级的铜 晶粒能够活化待焊表面增加原子间的扩散速率。
对5B70铝合金与ZK60镁合金板材进行非真空扩散焊接，其方法是将表面沉积铜膜的5B70铝合金与ZK60镁合金板材叠放形成待焊组件放置于扩散焊接炉中，在空气环境 中进行扩散焊接，得到焊接试件。焊接工艺参数：温度为480℃，保温时间为30min，焊 接压力为5MPa，为提高生产效率，在炉温400℃时，将待焊组件放入焊接炉内，升至目 标温度后，进行扩散焊接，当炉温冷却至400℃时，取出5B70铝合金与ZK60镁合金焊 后试件。经上述步骤实现5B70铝合金与ZK60镁合金板材非真空扩散焊接，焊接接头焊 合率达到85％以上，减薄率为7.2％，焊接接头强度为45.9MPa。
实施例二：
首先使用400目、800目及1500目砂纸依次将5B70铝合金与TC4钛合金板材待焊 表面进行机械打磨并进行抛光处理，随后置于丙酮溶液中进行超声清洗20min，去除铝合 金表面的油污。
将上述处理后的5B70铝合金与TC4钛合金板材待焊面依次使用浓度为10wt.％的氢 氧化钠溶液和浓度为15vol.％的硝酸溶液清洗铝合金待焊表面去除板材表面氧化膜，清洗 时间各为20min，随后取出5B70铝合金与TC4钛合金板材使用酒精清洗残留硝酸溶液并 迅速转入丙酮溶液中进行存放。
配制化学沉积溶液，溶液主盐为硫酸铜，酒石酸钾钠作为络合剂，工艺条件为：温度 为25℃、pH＝12，将5B70铝合金板材从丙酮溶液中取出用酒精清洗干净并迅速转入沉积溶液中进行化学镀铜，沉积时间为20min，待焊表面铜膜厚度为7μm，晶粒尺寸为 420～500nm，铜膜能够阻隔铝合金表面与氧气接触，防止铝合金被二次氧化，纳米级的铜 晶粒能够活化待焊表面增加原子间的扩散速率。
对5B70铝合金与TC4钛合金板材进行非真空扩散焊接，其方法是将表面沉积铜膜的 5B70铝合金与TC4钛合金板材叠放形成待焊组件放置于扩散焊接炉中，在空气环境中进行扩散焊接，得到焊接试件。焊接工艺参数：温度为550℃，保温时间为120min，焊接 压力为7.5MPa，为提高生产效率，在炉温400℃时，将待焊组件放入焊接炉内，升至目 标温度后，进行扩散焊接，当炉温冷却至400℃时，取出5B70铝合金与TC4钛合金焊后 试件。经上述步骤实现5B70铝合金与TC4钛合金非真空扩散焊接，焊接接头焊合率达到90％以上，减薄率为6.1％，焊接接头剪切强度为88.5MPa。
实施例三：
首先使用400目、800目及1500目砂纸依次将7050铝合金与C6不锈钢板材待焊表面进行机械打磨并进行抛光处理，随后置于丙酮溶液中进行超声清洗20min，去除铝合金表面的油污。
将上述处理后的7050铝合金与C6不锈钢板材待焊面依次使用浓度为10wt.％的氢氧 化钠溶液和浓度为15vol.％的硝酸溶液清洗铝合金待焊表面去除7050铝合金与C6不锈钢 板材表面氧化膜，清洗时间各为20min，随后取出板材使用酒精清洗残留硝酸溶液并迅速 转入丙酮溶液中进行存放。
配制化学沉积溶液，溶液主盐为硫酸铜，酒石酸钾钠作为络合剂，工艺条件为：温度 为25℃、pH＝12，将7075铝合金板材从丙酮溶液中取出用酒精清洗干净并迅速转入沉积溶液中进行化学镀铜，沉积时间为20min，待焊表面铜膜厚度为7μm，晶粒尺寸为 420～500nm，铜膜能够阻隔铝合金表面与氧气接触，防止铝合金被二次氧化，纳米级的铜 晶粒能够活化待焊表面增加原子间的扩散速率。
对7075铝合金与C6不锈钢板材进行非真空扩散焊接，其方法是将表面沉积铜膜的7075铝合金与C6不锈钢合金板材叠放形成待焊组件放置于扩散焊接炉中，在空气环境中进行扩散焊接，得到焊接试件。焊接工艺参数：温度为540℃，保温时间为90min，焊接 压力为10MPa，为提高生产效率，在炉温400℃时，将待焊组件放入焊接炉内，升至目标 温度后，进行扩散焊接，当炉温冷却至400℃时，取出7075铝合金与C6不锈钢焊后试件。 经上述步骤实现7075铝合金与C6不锈钢板材非真空扩散焊接，焊接接头焊合率达到90％ 以上，减薄率为8.2％，焊接接头剪切强度为92.4MPa。
实施例四：
首先使用400目、800目及1500目砂纸依次将7050铝合金与T2纯铜板材待焊表面进行机械打磨并进行抛光处理，随后置于丙酮溶液中进行超声清洗20min，去除铝合金表面的油污。
将上述处理后的7050铝合金与T2纯铜板材待焊面依次使用浓度为10wt.％的氢氧化 钠溶液和浓度为15vol.％的硝酸溶液清洗铝合金待焊表面去除板材表面氧化膜，清洗时间 各为20min，随后取出板材使用酒精清洗残留硝酸溶液并迅速转入丙酮溶液中进行存放。
配制化学沉积溶液，溶液主盐为硫酸铜，酒石酸钾钠作为络合剂，工艺条件为：温度 为25℃、pH＝12，将7075铝合金板材从丙酮溶液中取出用酒精清洗干净并迅速转入沉积溶液中进行化学镀铜，沉积时间为40min，待焊表面铜膜厚度为15μm，晶粒尺寸为 420～500nm，铜膜能够阻隔铝合金表面与氧气接触，防止铝合金被二次氧化，纳米级的铜 晶粒能够活化待焊表面增加原子间的扩散速率。
对7075铝合金与T2纯铜板材进行非真空扩散焊接，其方法是将表面沉积铜膜的7075 铝合金与T2纯铜板材叠放形成待焊组件放置于扩散焊接炉中，在空气环境中进行扩散焊 接，得到焊接试件。焊接工艺参数：温度为530℃，保温时间为90min，焊接压力为7.5MPa， 为提高生产效率，在炉温400℃时，将待焊组件放入焊接炉内，升至目标温度后，进行扩 散焊接，当炉温冷却至400℃时，取出7075铝合金与T2纯铜焊后试件。经上述步骤实现7075铝合金与T2纯铜非真空扩散焊接，焊接接头焊合率达到95％以上，减薄率为5.8％， 焊接接头剪切强度为188.5MPa。
经过上述四个实施例中四组铝合金和不同材质的异种金属焊接的结果可以看出，通过 本申请提出的非真空焊接方法，可以使铝合金和不同材质的异种金属的焊合率达到85％ 以上，同时减薄率和焊接接头剪切强度也都满足与焊接标准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，本发明同样适用于高 超声速目标横向机动轨迹预测、目标速度预测等方面。凡在本发明的原则和精神之内所作 的任何修改、等同替换和改进等，均就包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：
步骤一：清理铝合金与异种金属待焊表面：将铝合金表面及异种金属表面进行机械打磨、抛光并置于丙酮溶液中清除表面油污；
步骤二：去除铝合金与异种金属表面的氧化膜：依次使用碱溶液及酸溶液清洗铝合金与异种金属，去除表面待焊表面氧化膜；
步骤三：在铝合金待焊表面进行化学沉积铜膜；
步骤四：对铝合金与异种金属进行非真空扩散焊接。
2.根据权利要求1中所述的一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，其特征在于：所述步骤一中依次选用目数由低至高的砂纸将待焊铝合金与异种金属的表面进行机械打磨和抛光处理随后置于丙酮溶液中进行超声清洗，去除铝合金与异种金属表面油污。
3.根据权利要求2中所述的一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，其特征在于：所述步骤二中碱溶液为氢氧化钠溶液，酸溶液为硝酸溶液。
4.根据权利要求3中所述的一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，其特征在于：所述步骤二中氢氧化钠溶液浓度为10wt.％，硝酸溶液浓度为15vol.％。
5.根据权利要求4中所述的一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，其特征在于：所述步骤三中待焊铝合金表面化学沉积铜膜使用以硫酸铜为主盐，酒石酸钾钠作为络合剂的溶液，工艺条件为：温度为25℃、pH＝12、沉积时间为20～60min。
6.根据权利要求5中所述的一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，其特征在于：所述步骤三中通过控制化学沉积时间，调节中间层镀膜厚度，约为7.5～20μm，晶粒尺寸为420～500nm。
7.根据权利要求6中所述的一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，其特征在于：所述步骤四包括以下步骤：
步骤四一：首先将非真空扩散焊接炉预热；
步骤四二：待非真空扩散焊接炉内温度达到预热温度后，将表面沉积铜膜的铝合金式样与异种金属板材相对叠放形成待焊组件置于扩散焊接炉中放入至非真空扩散焊接炉中，同时升温至目标温度并施加压力，在空气环境中进行扩散焊接；
步骤四三：组件焊接完成后，在炉内进行保温保压定形：
步骤四四：保温保压定型后，逐步降低炉内温度至预热温度后，将保温保压定形后的工件从非真空扩散焊接炉中取出，并将下一组待焊组件立即放入扩散焊接炉中；
步骤四五：重复进行上述步骤，对多组待焊组件进行逐一焊接，直至完成所有待焊组件的焊接工序。
8.根据权利要求7中所述的一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，其特征在于：所述步骤四一中非真空扩散焊接炉的预热温度为400°。
9.根据权利要求8中所述的一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，其特征在于：所述步骤四二中焊接工艺参数为升高温度至480～550℃，施加焊接压力为5～10MPa。
10.根据权利要求9中所述的一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法，其特征在于：所述步骤四三中的保温时间为90min。
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| CN202011373787.8A CN112589251A (zh) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | 一种铝合金与异种金属非真空扩散焊接方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114080146A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-02-22 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种低温无压的传感器金属外壳密封方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1396020A (en) * | 1971-09-15 | 1975-05-29 | Asea Ab | Method of joining wire of compound material |
| JPS6156786A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-22 | Hitachi Zosen Corp | ステンレス鋼とアルミ青銅の拡散接合法 |
| 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 |
| CN102248278A (zh) * | 2011-06-24 | 2011-11-23 | 武汉理工大学 | 镁合金与铝合金夹层扩散焊接的方法 |
| CN102328153A (zh) * | 2011-09-01 | 2012-01-25 | 河南科技大学 | 一种铝或铝合金与异种金属的压接扩散焊工艺及其夹具 |
| CN102881756A (zh) * | 2012-09-14 | 2013-01-16 | 上海华友金镀微电子有限公司 | 铝基材光伏焊带及其制造方法 |
| CN105965121A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-09-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种连接镁合金与铝合金的方法 |
| CN107745179A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-03-02 | 山东科技大学 | 一种镁合金与铝合金的连接方法及其装置 |
-
2020
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1396020A (en) * | 1971-09-15 | 1975-05-29 | Asea Ab | Method of joining wire of compound material |
| JPS6156786A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-22 | Hitachi Zosen Corp | ステンレス鋼とアルミ青銅の拡散接合法 |
| 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 |
| CN102248278A (zh) * | 2011-06-24 | 2011-11-23 | 武汉理工大学 | 镁合金与铝合金夹层扩散焊接的方法 |
| CN102328153A (zh) * | 2011-09-01 | 2012-01-25 | 河南科技大学 | 一种铝或铝合金与异种金属的压接扩散焊工艺及其夹具 |
| CN102881756A (zh) * | 2012-09-14 | 2013-01-16 | 上海华友金镀微电子有限公司 | 铝基材光伏焊带及其制造方法 |
| CN105965121A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-09-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种连接镁合金与铝合金的方法 |
| CN107745179A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-03-02 | 山东科技大学 | 一种镁合金与铝合金的连接方法及其装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| M.M.舍瓦尔兹: "《金属焊接手册》", 31 January 1988 * |
| 中国科学技术情报研究所重庆分所: "《铜铝焊接专集 1 原理、方法和设备概述》", 31 March 1976 * |
| 简明焊工手册编写组: "《简明焊工手册》", 30 November 2000 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114080146A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-02-22 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种低温无压的传感器金属外壳密封方法 |
| CN114080146B (zh) * | 2021-11-02 | 2023-12-05 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种低温无压的传感器金属外壳密封方法 |
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