CN114951944B - 高镁含量铝合金的扩散焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的高镁含量铝合金的扩散焊接方法包括：在高镁含量铝合金焊接表面采用冷轧方法轧制一层纯铝，作为阻隔层；在阻隔层与另一焊接材料焊接表面之间设置纯铜层，作为过渡层；在具有氩气气氛的扩散焊接设备中进行高镁含量铝合金与另一焊接材料的扩散焊接。本发明采用纯铝作为阻隔层，防止高镁含量镁合金在高温扩散焊时Mg元素沿两块待焊材料的界面处向外蒸发而形成泡沫状金属；同时在氩气气氛条件焊接，提高Mg元素的沸点，可以进一步防止Mg元素的蒸发；采用纯铜作为过渡层，利用Al‑Cu共晶反应在界面处形成瞬时液相，破除氧化膜的同时可以降低焊接温度，可以解决温度较低时原子的活性较低，难以形成冶金结合的问题。
Description
技术领域
本发明涉及高镁含量铝合金焊接技术，具体涉及一种高镁含量铝合金的扩散焊接方法。
背景技术
5XXX系铝合金具有较高的强度和较低的密度，特别是具有优良的耐腐蚀性能，在工业领域具有广泛的应用，其焊接与连接是工程应用所要解决的重要问题。
铝合金熔焊过程易产生气孔、夹渣等缺陷，以扩散焊为代表的固相焊接是其理想的焊接技术。5XXX系铝合金含有较高的Mg元素，其质量分数一般在5％-7％之间。由于Mg元素具有较低的熔点和高的化学活泼性，给5XXX铝合金的扩散焊带来了较大的难度。一方面，其熔点较低，为了防止其焊接过程中熔化，必须选择较低的焊接温度，而较低的焊接温度下原子的活性较低，难以形成冶金结合；另一方面，其化学性质较为活泼，在真空下焊接时，Mg元素极易蒸发，在焊接界面处形成大量泡沫状金属，无法形成有效的焊接接头。因此，5XXX铝合金的真空扩散焊极为困难，限制了其在工业领域的应用与推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高镁含量铝合金的扩散焊接方法，实现高镁含量铝合金的扩散焊。
为了达到上述的目的，本发明提供一种高镁含量铝合金的扩散焊接方法，包括：S1，在高镁含量铝合金焊接表面采用冷轧方法轧制一层纯铝，作为阻隔层；S2，在阻隔层与另一焊接材料焊接表面之间设置纯铜层，作为过渡层；S3，在具有氩气气氛的扩散焊接设备中进行高镁含量铝合金与另一焊接材料的扩散焊接。
上述高镁含量铝合金的扩散焊接方法，其中，所述步骤S1中，阻隔层的厚度≥1mm。
上述高镁含量铝合金的扩散焊接方法，其中，所述步骤S1中，阻隔层的厚度为1mm～1.5mm。
上述高镁含量铝合金的扩散焊接方法，其中，所述步骤S2中，采用电镀方法在阻隔层上镀纯铜层，或者在阻隔层与另一焊接材料焊接表面之间放入纯铜箔。
上述高镁含量铝合金的扩散焊接方法，其中，纯铜层的厚度为7～13μm。上述高镁含量铝合金的扩散焊接方法，其中，所述步骤S3中，氩气的压力大于一个大气压。
上述高镁含量铝合金的扩散焊接方法，其中，扩散焊接通过在氩气气氛中，在一定温度和压力下保温一段时间实现。
上述高镁含量铝合金的扩散焊接方法，其中，所述另一焊接材料为高镁含量铝合金或与高镁含量铝合金异种的金属材料。
上述高镁含量铝合金的扩散焊接方法，其中，所述另一焊接材料为高镁含量铝合金时，两块高镁含量铝合金的焊接表面均轧制一层纯铝；在温度为540～550℃，压力为5～15MPa的条件下，保温30～100分钟，实现两块高镁含量铝合金的扩散焊接。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
1)本发明的高镁含量铝合金的扩散焊接方法，采用纯铝作为阻隔层，防止高镁含量镁合金在高温扩散焊时Mg元素沿两块待焊材料的界面处向外蒸发而形成泡沫状金属；同时在氩气气氛(非真空)条件焊接，提高Mg元素的沸点，可以进一步防止Mg元素的蒸发；采用纯铜作为过渡层，利用Al-Cu共晶反应在界面处形成瞬时液相，破除氧化膜的同时可以降低焊接温度，可以解决温度较低时原子的活性较低，难以形成冶金结合的问题；
2)本发明的高镁含量铝合金的扩散焊接方法，既适用于两块高镁含量铝合金间的扩散焊接，也适用于高镁含量铝合金与钢等异种材料的扩散焊接。
附图说明
本发明的高镁含量铝合金的扩散焊接方法由以下的实施例及附图给出。
图1为本发明较佳实施例的高镁含量铝合金的扩散焊接方法原理示意图。
具体实施方式
以下将结合图1对本发明的高镁含量铝合金的扩散焊接方法作进一步的详细描述。
针对高镁含量铝合金在真空扩散焊接时难以形成冶金结合、Mg元素由于蒸发在界面形成大量泡沫状金属的问题，本发明提出一种高镁含量铝合金的扩散焊接方法，以实现高镁含量铝合金的扩散焊。
本发明的高镁含量铝合金的扩散焊接方法包括：
在高镁含量铝合金焊接表面采用冷轧方法轧制一层纯铝，作为阻隔层；
在阻隔层与另一焊接材料焊接表面之间设置纯铜层，作为过渡层；
在具有氩气气氛的扩散焊接设备中进行高镁含量铝合金与另一焊接材料的扩散焊接。
本发明的高镁含量铝合金的扩散焊接方法，采用纯铝作为阻隔层，防止高镁含量镁合金在高温扩散焊时Mg元素沿两块待焊材料的界面处向外蒸发而形成泡沫状金属；同时在氩气气氛(非真空)条件焊接，提高Mg元素的沸点，可以进一步防止Mg元素的蒸发；采用纯铜作为过渡层，利用Al-Cu共晶反应在界面处形成瞬时液相，破除氧化膜的同时可以降低焊接温度，可以解决温度较低时原子的活性较低，难以形成冶金结合的问题。
所述另一焊接材料既可以是高镁含量铝合金，也可以是钢或钛合金等异种金属材料。
现以具体实施例详细说明本发明的高镁含量铝合金的扩散焊接方法。
本实施例中，两块待焊接材料均为高镁含量铝合金。
图1所示为本发明较佳实施例的高镁含量铝合金的扩散焊接方法原理示意图。
参见图1，本实施例的高镁含量铝合金的扩散焊接方法包括如下步骤：
S1，在第一高镁含量铝合金1的焊接表面采用冷轧方法轧制一层纯铝，作为第一阻隔层2；在第二高镁含量铝合金4的焊接表面采用冷轧方法轧制一层纯铝，作为第二阻隔层3；
纯铝层的厚度≥1mm，优选地，纯铝层的厚度为1mm～1.5mm，即所述第一阻隔层2和所述第二阻隔层3的厚度均≥1mm，优选地，所述第一阻隔层2和所述第二阻隔层3的厚度为1mm～1.5mm；
S2，在第一阻隔层2与第二阻隔层3之间设置纯铜层，作为过渡层；
具体地，在其中一块高镁含量铝合金的纯铝层(阻隔层)上面镀一层纯铜，或者在第一阻隔层2与第二阻隔层3之间放入纯铜箔；
所述纯铜层的厚度为7～13μm；
S3、将两块待焊材料放入具有氩气气氛的扩散焊接设备中，在一定温度和压力下保温一段时间，实现两块高镁含量铝合金的焊接；
氩气的压力大于一个大气压，氩气条件的存在使得镁合金沸点升高，因此可以有效减少Mg元素的蒸发，抑制泡沫状结构的形成；
焊接温度为540～550℃；
焊接压力为5～15MPa；
保温时间为30～100分钟。
焊接温度、焊接压力以及保温时间对焊接截面结合力有关键影响，过高温度、过长的保温时间易导致Mg的蒸发，过低则无法形成截面结合；压力是影响截面塑性变形的另一个关键因素，影响界面的接触状态，一定范围内的焊接压力有利于元素扩散。本实施例对扩散焊接参数的选择是在深入理论研究及反复试验中获取的，是较优选择。
Claims (5)
1.高镁含量铝合金的扩散焊接方法，其特征在于，所述高镁含量铝合金，Mg元素质量分数在5％～7％之间，所述扩散焊接方法包括：
S1，在高镁含量铝合金焊接表面采用冷轧方法轧制一层纯铝，作为阻隔层；
阻隔层的厚度≥1mm；
S2，在阻隔层与另一焊接材料焊接表面之间设置纯铜层，作为过渡层；
S3，在具有氩气气氛的扩散焊接设备中进行高镁含量铝合金与另一焊接材料的扩散焊接；
所述另一焊接材料为高镁含量铝合金或与高镁含量铝合金异种的金属材料；所述另一焊接材料为高镁含量铝合金时，两块高镁含量铝合金的焊接表面均轧制一层纯铝，在温度为540～550℃，压力为5～15MPa的条件下，保温30～100分钟，实现两块高镁含量铝合金的扩散焊接。
2.如权利要求1所述的高镁含量铝合金的扩散焊接方法，其特征在于，所述步骤S1中，阻隔层的厚度为1mm～1.5mm。
3.如权利要求1所述的高镁含量铝合金的扩散焊接方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用电镀方法在阻隔层上镀纯铜层，或者在阻隔层与另一焊接材料焊接表面之间放入纯铜箔。
4.如权利要求1所述的高镁含量铝合金的扩散焊接方法，其特征在于，纯铜层的厚度为7～13μm。
5.如权利要求1所述的高镁含量铝合金的扩散焊接方法，其特征在于，所述步骤S3中，氩气的压力大于一个大气压。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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