CN115302207A - 复合基座的制作方法和复合基座 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合基座的制作方法和复合基座，涉及天线技术领域，该复合基座的制作方法为：制备复合基座，分别打磨可伐合金基座台和铝合金覆板后，再对可伐合金基座台和铝合金覆板进行真空焊接，最后对复合零件进行固溶时效处理、精加工和氧化处理。这种方法能够使得可伐合金基座台与铝合金覆板之间的结合力大大提升。并且利用可伐合金基座台与激光雷达玻璃进行封装，可以大幅提升接头强度、避免开裂失效，同时拓宽了使用温度区间。相较于现有技术，本发明利用复合基座与激光雷达玻璃组件进行封装，通过可伐合金和铝合金精密、高强连接，在保证传热导电性能的同时，可以有效地提高复合基座与激光雷达玻璃的连接强度和使用温度区间。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体而言，涉及一种复合基座的制作方法和复合基座。
背景技术
现有技术中，通常采用铝合金基座直接与激光雷达玻璃组件进行封装，但是由于铝合金和玻璃线膨胀系数差异大，在实际使用过程中，极易产生热应力，导致接头强度有限、易开裂失效、服役温度区间极其有限。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种复合基座的制作方法和复合基座，其能够制备一种复合基座，通过可伐合金和铝合金精密、高强连接，在保证传热导电性能的同时，可以有效地提高复合基座与激光雷达玻璃的连接强度和使用温度区间。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种复合基座的制作方法，包括：
加工制作可伐合金基座台；
加工制作铝合金覆板；
分别打磨所述铝合金覆板和所述可伐合金基座台；
对所述可伐合金基座台、所述铝合金覆板进行清洗；
将所述可伐合金基座台和所述铝合金覆板叠放在装夹工装上，以形成装夹零件；
对所述可伐合金基座台和所述铝合金覆板进行真空扩散焊接，以形成复合零件；
对所述复合零件进行固溶时效处理；
对所述复合零件进行精加工；
对所述复合零件进行氧化处理，以得到复合基座。
在可选的实施方式中，所述装夹工装包括上工装和下工装，将所述可伐合金基座台和所述铝合金覆板叠放在装夹工装上的步骤之前，所述制作方法还包括：
根据所述可伐合金基座台的形状制作上工装，所述上工装用于与所述可伐合金基座台的非焊接面相接合；
根据所述铝合金覆板的形状制作下工装，所述下工装用于与所述铝合金覆板的非焊接面相接合。
在可选的实施方式中，所述上工装和所述下工装采用高强模具钢、石墨、TZM合金、不锈钢中的至少一种材料。
在可选的实施方式中，将所述可伐合金基座台和所述铝合金覆板叠放在装夹工装上的步骤，包括：
在所述可伐合金基座台的焊接表面预制一层Ag层；
将所述下工装，所述铝合金覆板、所述可伐合金基座台和所述上工装依次放置并进行装夹固定。
在可选的实施方式中，加工制作可伐合金基座台的步骤，包括：
采用金属粉末烧结、金属注塑成型、铸造或备料加工方式形成所述可伐合金基座台。
在可选的实施方式中，对所述可伐合金基座台、所述铝合金覆板进行清洗的步骤，包括：
对所述铝合金覆板和所述可伐合金基座台进行酸碱清洗；
对所述铝合金覆板进行无水乙醇冲洗；
利用压缩气体吹干所述铝合金覆板。
在可选的实施方式中，对所述可伐合金基座台和所述铝合金覆板进行真空焊接的步骤，包括：
将装配好的所述装夹零件放入真空扩散焊炉；
对所述真空扩散焊炉抽真空；
按照预设升温速率加热所述真空扩散焊炉至预设温度；
利用所述装夹工装施加焊接压力；
对所述真空扩散焊炉保温预设时间后冷却。
在可选的实施方式中，对所述复合零件进行精加工的步骤之后，所述制作方法还包括：
对所述复合零件进行检验；
按照1/50的比例抽取所述复合零件进行剥离试验；
其中，剥离力不小于50N。
在可选的实施方式中，对所述复合零件进行固溶时效处理的步骤包括：
对所述复合零件进行固溶处理；
对所述复合零件进行水淬；
对所述复合零件进行时效处理。
第二方面，本发明提供一种复合基座，采用如前述实施方式任一项所述的复合基座的制作方法制作而成，所述复合基座包括可伐合金基座台和铝合金覆板，所述铝合金覆板设置在所述可伐合金基座台的底座，并与所述可伐合金基座台焊接为一体。
本发明实施例的有益效果包括，例如：
本发明实施例提供了一种复合基座的制作方法和复合基座，可以制备复合基座，首先加工可伐合金基座台，然后加工铝合金覆板，再分别打磨可伐合金基座台和铝合金覆板后，对铝合金覆板进行清洗，然后将可伐合金基座台和铝合金覆板叠放在装夹工装上，形成装夹零件，再对可伐合金基座台和铝合金覆板进行真空焊接，从而形成复合零件，再对复合零件进行固溶时效处理、精加工和氧化处理，并得到复合基座。这种方法能够使得可伐合金基座台与铝合金覆板之间的结合力大大提升，从而使得复合基座的整体结构强度得以提升。并且利用可伐合金基座台与激光雷达玻璃进行封装，可以相对于铝合金大幅提升接头强度、避免开裂失效，同时拓宽了使用温度区间。相较于现有技术，本发明提供的复合基座的制作方法和复合基座，利用复合基座与激光雷达玻璃组件进行封装，通过可伐合金和铝合金精密、高强连接，在保证传热导电性能的同时，可以有效地提高复合基座与激光雷达玻璃的连接强度和使用温度区间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的复合基座的结构示意图；
图2为本发明提供的复合基座的制备方法的步骤框图；
图3为本发明提供的复合基座的装配结构示意图。
图标：100-复合基座；110-可伐合金基座台；130-铝合金覆板。200-上工装；300-下工装。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
正如背景技术中所公开的，出于成本控制，现有技术中通常是直接采用铝合金基座直接与激光雷达玻璃组件进行封装的。然而由于铝合金和玻璃线膨胀系数差异大，在实际使用过程中，极易产生热应力，导致接头强度有限、易开裂失效、服役温度区间极其有限。
经发明人调研发现，可伐合金在20～450℃具有与硅硼硬玻璃、陶瓷等相近的线膨胀系数，居里点较高，并有良好的低温组织稳定性，是典型的Fe-Ni-Co硬玻璃封接合金，然而，直接将可伐合金作为基座实现封装，则存在耐蚀性差、焊接性能差、热导率和电导率较低等缺陷。同时，全部采用可伐合金作为基座，会导致成本较高。与此同时，铝合金具有热导率和电导率高、中等强度、耐蚀性高、无应力腐蚀破裂倾向、焊接性能良好等优点。并得益于可伐合金和铝合金的各自性能特点，如若能够将两者特性结合作为基座，则可以有效解决激光雷达玻璃组件封装中存在的一系列问题。
然而，目前还未能找到一种复合材料同时具备可伐合金和铝合金的特性，并且，可伐合金和铝合金之间直接组装也容易导致结构强度不够的问题，目前还未有一种很好的解决方法。
针对上述问题，本发明提供了一种复合基座的制备方法及复合基座，其能够制备一种结构强度良好的复合基座，本发明中的复合基座既具有与陶瓷、玻璃等材料相近的膨胀系数，又具有高导热、高导电、耐氧化的、结构强度良好、耐腐蚀等优点，非常适合于与激光雷达玻璃组件的封装。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
具体实施例
参见图1，本实施例提供了一种复合基座100，其通过可伐合金和铝合金精密、高强连接，在保证传热导电性能的同时，可以有效地提高复合基座100与激光雷达玻璃的连接强度和使用温度区间。
本实施例提供的复合基座100，包括可伐合金基座台110和铝合金覆板，铝合金覆板设置在可伐合金基座台110的底座，并与可伐合金基座台110焊接为一体。具体地，可伐合金基座台110与铝合金覆板之间通过特殊的真空扩散焊接或真空钎焊工艺，使得二者相较于常规的焊接工艺结合力更好，提升了整体的结构强度。
需要说明的是，本实施例中的复合基座100，其主要应用于激光雷达天线的封装，具体地，复合基座100的可伐合金基座台110与激光雷达天线的剥离组件进行封装组合，铝合金覆板进行支撑，该复合基座100既具有与陶瓷、玻璃等材料相近的膨胀系数，又具有高导热、高导电、耐氧化的、结构强度良好、耐腐蚀等优点，非常适合于与激光雷达玻璃组件的封装。
在本实施例中，可伐合金基座台110在焊接前可以提前进行制备，例如通过金属粉末烧结、金属注塑成型、铸造或直接由可伐坯料加工而成，并且可伐合金基座台110包括一体成型的支撑部和安装部，安装部和铝合金覆板130上均分布有安装孔，方便进行封装工艺。铝合金覆板覆盖设置在安装部远离支撑部的一侧表面，并且铝合金覆板的尺寸需大于安装部的尺寸，从而能够起到更好的支撑效果。
结合参见图2，本实施例还提供了一种复合基座100的制作方法，其用于制作前述的复合基座100，该制作方法包括以下步骤：
S1：加工制作可伐合金基座台110。
具体地，采用金属粉末烧结、金属注塑成型、铸造或备料加工方式形成可伐合金基座台110。其中，可伐合金基座台110的材料的构成和比例与常规可伐合金一致，在此不作具体限定。
S2：加工制作铝合金覆板。
具体而言，可以机械加工铝合金覆层，从而得到铝合金覆板，其中铝合金覆板的尺寸需要大于可伐合金基座台110的尺寸，方便承载可伐合金基座台110。
S3：分别打磨可伐合金基座台110和铝合金覆板130。
具体而言，将需要焊接的可伐合金基座台110和铝合金覆板130进行机械打磨，直至焊接面粗糙度≤0.8μm。
S4：对铝合金覆板和可伐合金基座台进行清洗。
具体而言，对铝合金覆板和可伐合金基座台进行酸碱清洗，然后再对铝合金覆板和可伐合金基座台进行无水乙醇冲洗，最后利用压缩气体吹干工件备用。
S5：将可伐合金基座台110和铝合金覆板叠放在装夹工装上。
请结合参见图3，具体而言，装夹工装包括上工装200和下工装300，可以将可伐合金基座台110和铝合金覆板130分别装夹至上工装200和下工装300，以形成装夹零件。
需要注意的是，为了避免可伐合金基座台110和铝合金覆板分别与装夹工装在焊接过程中发生粘连，需要提前在装夹工装上预制阻焊层，阻焊层材料一般为云母粉或石墨纸。
在本实施例中，可伐合金基座台110与铝合金覆板可以采用扩散焊工艺，并且，为了使得扩散焊中间层分布均匀，在装夹工装合拢之前，可以首先进行焊料的预置。具体地，可以在在可伐合金基座台110的焊接表面预制一层Ag层，最后将下工装300，铝合金覆板、可伐合金基座台110和上工装200依次放置并进行装夹固定。
值得注意的是，此处Ag层的预制方法可以采用化学镀或者电镀，中间层厚度为10μm～100μm。
需要说明的是，由于可伐合金基座台110和铝合金覆板130直接焊接时，焊接界面容易生成脆性金属间化合物，同时由于两者本身的线膨胀系数差异导致在后续固溶失效过程中易由于热应力而导致接头脆断。在本实施例中，通过引入Ag软金属中间层，能够很好地缓释上述热应力，极大地降低了接头发生脆断的可能性。
在本实施例中，可伐金基座台110与铝合金覆板也可以采用真空钎焊工艺，并且，为了使得钎料分布均匀，在装夹工装合拢之前，可以首先进行钎料的预置。具体地，可以在在可伐金基座台110的焊接表面蒸镀一层钎料薄膜，然后将铝合金覆板可伐金基座台装配定位，最后将下工装300，铝合金覆板、可伐金基座台110和上工装200依次放置并进行装夹固定。
蒸镀时可以在蒸镀室内进行，利用钎料箔材作为镀膜材料，钎料箔材通常选用Ag基钎料，利用真空高温环境使得钎料箔材从表面气化逸出，形成蒸气流，入射到可伐金基座台110和铝合金覆板的待焊表面，最终凝结形成固态薄膜，当固态薄膜沉积至指定厚度时，真空蒸镀结束。
钎焊的钎料预置按照常规涂覆方法难以实现均匀分布，本实施例中利用蒸镀方法在待焊表面镀一层薄膜，其薄膜的厚度均匀性更好，更加有利于实现钎料的均匀分布，保证了钎焊质量，避免了局部虚焊的情况发生，进一步提升了可伐金基座台110和铝合金腹板130之间的焊接结合力。
此外，本申请中可伐金基座台110上还设置有安装孔，采用常规的钎料涂覆方式则可能会对安装孔造成封堵或阻挡，影响后续的安装，本申请中在进行蒸镀钎料时，可以利用掩膜板将安装孔进行遮挡，然后再进行蒸镀，从而避免了安装孔内存在钎料，避免了钎料封堵安装孔。
在本实施例中，在执行步骤S5之前，还需要先制备装夹工装，为了获得均匀的焊接压力，可以根据可伐合金基座台110的形状制作上工装200，上工装200用于与可伐合金基座台110的非焊接面相接合；然后根据铝合金覆板的形状制作下工装300，下工装300用于与铝合金覆板的非焊接面相接合。具体地，根据品形状加工扩散焊工装，工装材料可选高强模具钢、石墨、TZM合金、不锈钢中的至少一种材料。
S6：对可伐合金基座台110和铝合金覆板进行真空扩散焊接，以形成复合零件。
具体地，将首先装配好的装夹零件放入真空扩散焊炉，然后对真空扩散焊炉抽真空，再按照预设升温速率加热真空扩散焊炉至预设温度，再利用装夹工装施加焊接压力，最后对真空扩散焊炉保温预设时间后冷却，从而完成对可伐合金基座台110和铝合金覆板的真空扩散焊。
在本实施例中，可以将装配好的零件放入真空扩散焊炉中关闭炉门抽真空焊接，在升温速率5～20℃/min下，升温至焊接温度500±10℃后，施加焊接压力1～5MPa，随后保温保压30～120min，随炉冷却。
当然，此处也可以对可伐合金基座台110和铝合金覆板进行真空钎焊，以形成复合零件。
S7：对复合零件进行固溶时效处理。
具体而言，首先对复合零件进行固溶处理，并对复合零件进行水淬，然后对复合零件进行时效处理。其中复合零件可以从上工装200或下工装300张工取下。
在实际操作时，对焊后零件进行固溶时效处理，固溶温度530±10℃，保温时间1～4h，保温结束后，进行水淬。随后进行时效处理，升温至时效温度160±10℃，保温时间4～8h，随炉冷却至室温。
S8：对复合零件进行精加工。
具体而言，将零件精加工至终尺寸，使得其尺寸精度更好。精加工前可以将上工装200和下工装300拆除，并放入精加工的工位进行加工。在精加工后还需要对复合零件进行检验，按照1/50的比例抽取复合零件进行剥离试验，其中，剥离力不小于50N。
在本实施例中，在完成固溶时效处理后，将零件精加工至终尺寸，并进行尺寸检验，其中每50件抽取1件做剥离试验，剥离力不小于50N。
S9：对复合零件进行氧化处理，以得到复合基座100。
具体而言，对产品进行氧化处理，如电化学氧化、化学氧化等，从而提高产品的耐腐蚀性能，至此，产品制造完成。
综上所述，本实施例提供的一种复合基座100和复合基座100的制备方法，可以制备复合基座100，首先加工可伐合金基座台110，然后加工铝合金覆板，再分别打磨可伐合金基座台110和铝合金覆板130后，对铝合金覆板130进行清洗，然后将可伐合金基座台110和铝合金覆板130叠放在装夹工装上，形成装夹零件，再对可伐合金基座台110和铝合金覆板130进行真空焊接，从而形成复合零件，最后复合零件进行固溶时效处理、精加工和氧化处理，并得到复合基座100。这种方法能够使得可伐合金基座台110与铝合金覆板130之间的结合力大大提升，从而使得复合基座100的整体结构强度得以提升。并且利用可伐合金基座台110与激光雷达玻璃进行封装，可以相对于铝合金基座台大幅提升接头强度、避免开裂失效，同时拓宽了使用温度区间。相较于现有技术，本发明提供的复合基座100的制作方法和复合基座100，利用复合基座100与激光雷达玻璃组件进行封装，通过可伐合金和铝合金精密、高强连接，在保证传热导电性能的同时，可以有效地提高复合基座100与激光雷达玻璃的连接强度和使用温度区间。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种复合基座的制作方法，其特征在于，包括：
加工制作可伐合金基座台；
加工制作铝合金覆板；
分别打磨所述铝合金覆板和所述可伐合金基座台；
对所述可伐合金基座台、所述铝合金覆板进行清洗；
将所述可伐合金基座台和所述铝合金覆板叠放在装夹工装上，以形成装夹零件；
对所述可伐合金基座台和所述铝合金覆板进行真空扩散焊接，以形成复合零件；
对所述复合零件进行固溶时效处理；
对所述复合零件进行精加工；
对所述复合零件进行氧化处理，以得到复合基座。
2.根据权利要求1所述的复合基座的制作方法，其特征在于，所述装夹工装包括上工装和下工装，将所述可伐合金基座台和所述铝合金覆板叠放在装夹工装上的步骤之前，所述制作方法还包括：
根据所述可伐合金基座台的形状制作上工装，所述上工装用于与所述可伐合金基座台的非焊接面相接合；
根据所述铝合金覆板的形状制作下工装，所述下工装用于与所述铝合金覆板的非焊接面相接合。
3.根据权利要求2所述的复合基座的制作方法，其特征在于，所述上工装和所述下工装采用高强模具钢、石墨、TZM合金、不锈钢中的至少一种材料。
4.根据权利要求2所述的复合基座的制作方法，其特征在于，将所述可伐合金基座台和所述铝合金覆板叠放在装夹工装上的步骤，包括：
在所述可伐合金基座台的焊接表面预制一层Ag层；
将所述下工装，所述铝合金覆板、所述可伐合金基座台和所述上工装依次放置并进行装夹固定。
5.根据权利要求1所述的复合基座的制作方法，其特征在于，加工制作可伐合金基座台的步骤，包括：
采用金属粉末烧结、金属注塑成型、铸造或备料加工方式形成所述可伐合金基座台。
6.根据权利要求1所述的复合基座的制作方法，其特征在于，对所述可伐合金基座台、所述铝合金覆板进行清洗的步骤，包括：
对所述铝合金覆板和所述可伐合金基座台进行酸碱清洗；
对所述铝合金覆板进行无水乙醇冲洗；
利用压缩气体吹干所述铝合金覆板。
7.根据权利要求1所述的复合基座的制作方法，其特征在于，对所述可伐合金基座台和所述铝合金覆板进行真空焊接的步骤，包括：
将装配好的所述装夹零件放入真空扩散焊炉；
对所述真空扩散焊炉抽真空；
按照预设升温速率加热所述真空扩散焊炉至预设温度；
利用所述装夹工装施加焊接压力；
对所述真空扩散焊炉保温预设时间后冷却。
8.根据权利要求1所述的复合基座的制作方法，其特征在于，对所述复合零件进行精加工的步骤之后，所述制作方法还包括：
对所述复合零件进行检验；
按照1/50的比例抽取所述复合零件进行剥离试验；
其中，剥离力不小于50N。
9.根据权利要求1所述的复合基座的制作方法，其特征在于，对所述复合零件进行固溶时效处理的步骤包括：
对所述复合零件进行固溶处理；
对所述复合零件进行水淬；
对所述复合零件进行时效处理。
10.一种复合基座，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的复合基座的制作方法制作而成，所述复合基座包括可伐合金基座台和铝合金覆板，所述铝合金覆板设置在所述可伐合金基座台的底座，并与所述可伐合金基座台焊接为一体。
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