CN118011578A - 一种光缆用复合铝带及其钎焊工艺 - Google Patents
一种光缆用复合铝带及其钎焊工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118011578A CN118011578A CN202410419203.8A CN202410419203A CN118011578A CN 118011578 A CN118011578 A CN 118011578A CN 202410419203 A CN202410419203 A CN 202410419203A CN 118011578 A CN118011578 A CN 118011578A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- brazing
- aluminum
- composite aluminum
- optical cable
- composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 205
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 201
- 238000005219 brazing Methods 0.000 title claims abstract description 198
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 119
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 49
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 44
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 39
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 39
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 43
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 43
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 30
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 8
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 8
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical group [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 5
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 5
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims description 5
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 5
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 24
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 42
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 8
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- -1 upwards Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/19—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
- B23K1/206—Cleaning
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
- B23K35/286—Al as the principal constituent
- B23K35/288—Al as the principal constituent with Sn or Zn
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
- G02B6/4401—Optical cables
- G02B6/4403—Optical cables with ribbon structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
- B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
Abstract
本发明公开了一种光缆用复合铝带及其钎焊工艺，光缆用复合铝带包括：铝带基体及辅助钎焊牺牲合金层，所述辅助钎焊牺牲合金层设置在铝带基体的顶面和/或底面，所述辅助钎焊牺牲合金层的成分包括Si、Mg、Zn和Al，所述铝带基体的厚度不低于光缆用复合铝带总厚度的85%，所述辅助钎焊牺牲合金层的厚度不低于光缆用复合铝带总厚度的10%，通过准备待连接的光缆用复合铝带、准备预置的钎剂钎料混合粉末、焊接和热变形，实现两条光缆用复合铝带处连接，提高了铝带的耐腐蚀性以及连接部位的性能，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及光缆用复合铝带领域，特别是涉及一种光缆用复合铝带及其钎焊工艺。
背景技术
海底光缆敷设在海底，需要用绝缘材料、铠装钢丝等保护层包裹光单元和导线，按其传输系统结构可分为有中继型海底光缆和无中继型海底光缆。其中，有中继型海底光缆结构内有专为远供系统使用的导体管材，为降低海底光缆原料及施工成本，现轻型海底光缆常用铝带代替铜带作为导体管材。
海底光缆长距离铺设在海底，长度要求数十乃至数百公里，需要对数盘铝带进行连接后使用才能满足海底光缆的长度要求。在海缆系统长期运行过程中，铝导体在连接位置具有良好的组织和性能，能够保障接头和端子的电气连接性能。但是，在海底光缆中以铝代铜主要需要解决好以下两个问题：
一、铝的焊接问题
传统铝带的接带主要采用氩弧焊，热输入大，铝的熔点比较低，焊接过程构件变形较大，容易在焊缝内形成大量裂纹和气孔，同时焊接过程中焊缝及热影响区组织受热严重，导致晶粒和内部强化相粗化明显，降低焊缝力学性能；其次，铝带的接带还可以采用激光焊接，而激光焊接虽然具有焊接热输入量可控、热影响区小、焊接速度快、焊接效率高和焊接变形小等优点，但是，由于铝对激光反射严重，导致焊缝的熔深有限，难以实现铝材的高性能焊接；铝导体连接处强度、塑性及导电性能如果无法保证，将会极大地影响海底光缆系统的运行可靠性，成为长期服役中一个比较危险的环节，海底光缆铺设在深海，服役中出现问题将大大影响安全性，需要巨大的维修成本。
二、铝的腐蚀问题
铝带制成的铝管直接包覆在光纤内铠外，与内铠钢丝相连，而钢铁与铝的电位相差较大，在海洋工程中极易发生电偶腐蚀；一旦出现海缆破损，钢丝与铝材同时浸入海水中，形成电偶腐蚀，就会加速铝管腐蚀，导致铝管断裂失效。钢丝与管材之间构成的异种金属电偶腐蚀不可避免，因此亟需提高铝管本身的耐腐蚀性能。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种光缆用复合铝带及其钎焊工艺，提高铝带的耐腐蚀性以及连接部位的性能和可靠性。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光缆用复合铝带，包括：铝带基体及辅助钎焊牺牲合金层，所述辅助钎焊牺牲合金层设置在铝带基体的顶面和/或底面，所述辅助钎焊牺牲合金层的成分包括Si、Mg、Zn和Al，所述铝带基体的厚度不低于光缆用复合铝带总厚度的85%，所述辅助钎焊牺牲合金层的厚度不低于光缆用复合铝带总厚度的10%。
在本发明一个较佳实施例中，所述辅助钎焊牺牲合金层的成分包括质量占比8~10%的Si、0.2~1.0%的Mg、0.5~1.5%的Zn，其余为铝。
在本发明一个较佳实施例中，所述光缆用复合铝带的宽度为30~50mm，总体厚度为0.6~1.2mm。
在本发明一个较佳实施例中，所述铝带基体采用工业纯铝带或者铝合金带。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光缆用复合铝带的钎焊工艺，包括以下步骤：
A、准备待连接的光缆用复合铝带：
A1、准备两条待连接的光缆用复合铝带，对待焊部位进行清洁，使光缆用复合铝带的待焊接部位及邻近区域无污染物；
A2、打磨光缆用复合铝带的待焊接部位，去除表面氧化皮，对待焊接部位的边缘进行整平；
A3、将光缆用复合铝带上其中带有辅助钎焊牺牲合金层的一面朝上放置，然后将两条光缆用复合铝带的待焊部位对接组装到一起，并保持对接位置稳定；
B、准备预置的钎剂钎料混合粉末：
将钎剂和钎料按照比例混合在一起，组成钎剂钎料混合粉末，其中，钎料为铝硅合金粉末，将钎剂钎料混合粉末和溶剂在容器中混合，形成钎焊涂覆料，然后将部分钎焊涂覆料均匀涂覆预置在两条光缆用复合铝带对接形成的焊道表面，涂覆宽度为5~10mm；
C、焊接：
溶剂挥发后，采用脉冲电流加热方式进行两条光缆用复合铝带待焊部位的加热钎焊，钎焊过程中向焊接处通入惰性气体，脉冲电源电压为10V~25V，电流为500A~2000A，控制钎焊加热温度为580~600℃，使钎焊涂覆料和两条光缆用复合铝带接头处的辅助钎焊牺牲合金层一起加热到熔点，铝带基体仍然保持固态，在夹具或固定装置的压力作用下，钎焊涂覆料和对应的辅助钎焊牺牲合金层在表面张力的作用下融合形成钎焊接头；
D、热变形：
在钎焊接头冷却至450~500℃期间，用压平机对铝带连接部位进行热变形，控制压平力为40~100kN，在此压力下保持10s～20s，使得焊接熔融的部位被压平，焊接区域组织均匀，压平后连接部位厚度D满足：(D-d)/d≤5%，d为光缆用复合铝带的原始厚度，且铝带连接部位范围内厚度均匀，最大厚度Dmax和最小厚度Dmin满足(Dmax-Dmin)/D≤3%。
在本发明一个较佳实施例中，所述钎剂钎料混合粉末中，钎剂和钎料的质量比为1:（3~5）。
在本发明一个较佳实施例中，在热变形步骤之前，清理铝带连接部位产生的熔渣和未熔的钎剂钎料混合粉末，热变形步骤之后，铲除两侧超宽的部分。
在本发明一个较佳实施例中，所述钎剂为氟铝酸钾粉末，所述钎料中硅的质量占比为10~15%，其余为铝。
在本发明一个较佳实施例中，所述钎焊涂覆料中，钎剂钎料混合粉末和溶剂的体积比为1：2，所述溶剂采用丙酮或者乙醇。
在本发明一个较佳实施例中，在步骤A3中，两条光缆用复合铝带的待焊部位对接之间，在对接的端面涂覆钎焊涂覆料。
本发明的有益效果是：本发明指出的一种光缆用复合铝带及其钎焊工艺，特别设计了带有辅助钎焊牺牲合金层的光缆用复合铝带，提高了合金强度和耐腐蚀性能，利用光缆用复合铝带可以带代替传统铜带或者铝带，通过对光缆用复合铝带的前处理、钎焊工艺控制、以及焊后的热变形过程，促进了焊接组织的均匀性，钎焊接头位置性能稳定，解决了传统焊接方式带来的问题，焊接后获得的连接铝带强度达铝带原始强度的85%以上，伸长率达铝带原始伸长率的60%以上，导电率达铝带原始导电率的90%以上，耐海水腐蚀SWAAT盐雾实验30天不穿孔，且连接操作简便，有利于保证工艺的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图，其中：
图1是本发明一种光缆用复合铝带的钎焊工艺一较佳实施例中光缆用复合铝带连接部位的金相结构示意图；
图2是本发明一种光缆用复合铝带在SWAAT海水加速腐蚀实验过程中的腐蚀金相示意图；
图3是本发明一种光缆用复合铝带的钎焊工艺的实施例3中焊后检测Zn元素含量和腐蚀电位变化情况的数据图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例包括：
一种光缆用复合铝带，包括：铝带基体及辅助钎焊牺牲合金层，辅助钎焊牺牲合金层设置在铝带基体的顶面和/或底面，为了降低成本，在本实施例中，辅助钎焊牺牲合金层设置在铝带基体的顶面，进行单面覆盖，卷制成铝管后辅助钎焊牺牲合金层位于内侧即可保证耐海水腐蚀效果。
在本实施例中，辅助钎焊牺牲合金层的成分包括Si、Mg、Zn和Al，具体的，各成分的质量占比为8~10%的Si、0.2~1.0%的Mg、0.5~1.5%的Zn，其余为铝。
光缆用复合铝带的宽度为30~50mm，总体厚度为0.6~1.2mm，铝带基体的厚度不低于光缆用复合铝带总厚度的85%，以保证海底光缆的力学和导电性能。铝带基体可以采用铝带基体采用工业纯铝带或者铝合金带，其中，工业纯铝带可以采用1060、1020等工业纯铝，铝合金带采用添加Mg、Si元素的6063、6201等铝合金材料。
辅助钎焊牺牲合金层的厚度不低于光缆用复合铝带总厚度的10%，从而与预置的钎剂钎料混合粉末共同作用形成钎焊接头。
实施例
一种光缆用复合铝带的钎焊工艺，包括以下步骤：
A、准备待连接的光缆用复合铝带：
A1、准备两条待连接的光缆用复合铝带，对待焊部位进行清洁，使光缆用复合铝带的待焊接部位及邻近区域无污染物，可以采用无水乙醇对待焊部位进行擦拭，使待焊部位及邻近区域无水、油及其它污染物；
在本实施例中，光缆用复合铝带中的铝带基体采用6201铝合金带，辅助钎焊牺牲合金层中各成本质量占比：Si为8%，Mg为0.6 %，Zn为1.2%，其余为铝；
选用的光缆用复合铝带宽度为35mm，总体厚度为1.2mm，铝带基体厚度占比85%，采用的单层辅助钎焊牺牲合金层厚度占比为15%；
A2、用软毛钢刷打磨光缆用复合铝带的待焊接部位，去除表面氧化皮，对待焊接部位的边缘进行整平；
A3、将光缆用复合铝带上其中带有辅助钎焊牺牲合金层的一面朝上放置，在对接的端面涂覆钎焊涂覆料，然后将两条光缆用复合铝带的待焊部位对接组装到一起，并用夹具或者临时固定装置保持对接位置稳定；
B、准备预置的钎剂钎料混合粉末：
将钎剂和钎料按照1:（3~5）的比例混合在一起，组成钎剂钎料混合粉末，其中，钎剂为氟铝酸钾粉末，钎料为铝硅合金粉末，钎料中硅的质量占比为10%，其余为铝；
将钎剂钎料混合粉末和溶剂在容器中以体积比为1：2的比例混合，形成钎焊涂覆料，在本实施例中，溶剂采用丙酮；
然后将部分钎焊涂覆料均匀涂覆预置在两条光缆用复合铝带对接形成的焊道表面，涂覆宽度为10mm，涂覆厚度0.3mm，以盖住铝带对接位置为宜；
C、焊接：
溶剂挥发后，采用脉冲电流加热方式进行两条光缆用复合铝带待焊部位的加热钎焊，钎焊过程中向焊接处通入惰性气体，比如氮气，脉冲电源电压为25V，电流为950A，控制钎焊加热温度为600℃，使钎焊涂覆料和两条光缆用复合铝带接头处的辅助钎焊牺牲合金层一起加热到熔点，铝带基体仍然保持固态，在夹具或固定装置的压力作用下，钎焊涂覆料和对应的辅助钎焊牺牲合金层在表面张力的作用下融合形成钎焊接头；
D、热变形：
清理铝带连接部位产生的熔渣和未熔的钎剂钎料混合粉末，在钎焊接头冷却至500℃期间，用压平机对铝带连接部位进行热变形，控制压平力为60kN，在此压力下保持15s，使得焊接熔融的部位被压平，焊接区域组织均匀，压平后测量连接部位厚度D，(D-d)/d=4%，d为光缆用复合铝带的原始厚度，且铝带连接部位范围内厚度均匀，得到最大厚度Dmax和最小厚度Dmin，(Dmax-Dmin)/D=1.5%，满足要求；
E、后整理
铲除铝带连接部位两侧因热变形处理而超宽的部分。
实施例
一种光缆用复合铝带的钎焊工艺，包括以下步骤：
A、准备待连接的光缆用复合铝带：
A1、准备两条待连接的光缆用复合铝带，对待焊部位进行清洁，使光缆用复合铝带的待焊接部位及邻近区域无污染物，可以采用无水乙醇对待焊部位进行擦拭，使待焊部位及邻近区域无水、油及其它污染物；
在本实施例中，光缆用复合铝带中的铝带基体采用1060工业纯铝带，辅助钎焊牺牲合金层中各成本质量占比：Si为9%，Mg为1 %，Zn为0.8%，其余为铝；
选用的光缆用复合铝带宽度为45mm，总体厚度为0.8mm，铝带基体厚度占比87%，采用的单层辅助钎焊牺牲合金层厚度占比为13%；
A2、用软毛钢刷打磨光缆用复合铝带的待焊接部位，去除表面氧化皮，对待焊接部位的边缘进行整平；
A3、将光缆用复合铝带上其中带有辅助钎焊牺牲合金层的一面朝上放置，在对接的端面涂覆钎焊涂覆料，然后将两条光缆用复合铝带的待焊部位对接组装到一起，并用夹具或者临时固定装置保持对接位置稳定；
B、准备预置的钎剂钎料混合粉末：
将钎剂和钎料按照1:（3~5）的比例混合在一起，组成钎剂钎料混合粉末，其中，钎剂为氟铝酸钾粉末，钎料为铝硅合金粉末，钎料中硅的质量占比为12%，其余为铝；
将钎剂钎料混合粉末和溶剂在容器中以体积比为1：2的比例混合，形成钎焊涂覆料，在本实施例中，溶剂采用丙酮；
然后将部分钎焊涂覆料均匀涂覆预置在两条光缆用复合铝带对接形成的焊道表面，涂覆宽度为8mm，涂覆厚度0.4mm，以盖住铝带对接位置为宜；
C、焊接：
溶剂挥发后，采用脉冲电流加热方式进行两条光缆用复合铝带待焊部位的加热钎焊，钎焊过程中向焊接处通入惰性气体，比如氮气，脉冲电源电压为15V，电流为750A，控制钎焊加热温度为590℃，使钎焊涂覆料和两条光缆用复合铝带接头处的辅助钎焊牺牲合金层一起加热到熔点，铝带基体仍然保持固态，在夹具或固定装置的压力作用下，钎焊涂覆料和对应的辅助钎焊牺牲合金层在表面张力的作用下融合形成钎焊接头；
D、热变形：
清理铝带连接部位产生的熔渣和未熔的钎剂钎料混合粉末，在钎焊接头冷却至480℃期间，用压平机对铝带连接部位进行热变形，控制压平力为80kN，在此压力下保持18s，使得焊接熔融的部位被压平，焊接区域组织均匀，压平后测量连接部位厚度D，(D-d)/d=4.1%，d为光缆用复合铝带的原始厚度，且铝带连接部位范围内厚度均匀，得到最大厚度Dmax和最小厚度Dmin，(Dmax-Dmin)/D=2.3%，满足要求；
E、后整理
铲除铝带连接部位两侧因热变形处理而超宽的部分。
实施例
一种光缆用复合铝带的钎焊工艺，包括以下步骤：
A、准备待连接的光缆用复合铝带：
A1、准备两条待连接的光缆用复合铝带，对待焊部位进行清洁，使光缆用复合铝带的待焊接部位及邻近区域无污染物，可以采用无水乙醇对待焊部位进行擦拭，使待焊部位及邻近区域无水、油及其它污染物；
在本实施例中，光缆用复合铝带中的铝带基体采用1020工业纯铝带，辅助钎焊牺牲合金层中各成本质量占比：Si为10%，Mg为0.8 %，Zn为1.0%，其余为铝；
选用的光缆用复合铝带宽度为40mm，总体厚度为1mm，铝带基体厚度占比90%，采用的单层辅助钎焊牺牲合金层厚度占比为10%；
A2、用软毛钢刷打磨光缆用复合铝带的待焊接部位，去除表面氧化皮，对待焊接部位的边缘进行整平；
A3、将光缆用复合铝带上其中带有辅助钎焊牺牲合金层的一面朝上放置，在对接的端面涂覆钎焊涂覆料，然后将两条光缆用复合铝带的待焊部位对接组装到一起，并用夹具或者临时固定装置保持对接位置稳定；
B、准备预置的钎剂钎料混合粉末：
将钎剂和钎料按照1:（3~5）的比例混合在一起，组成钎剂钎料混合粉末，其中，钎剂为氟铝酸钾粉末，钎料为铝硅合金粉末，钎料中硅的质量占比为14%，其余为铝；
将钎剂钎料混合粉末和溶剂在容器中以体积比为1：2的比例混合，形成钎焊涂覆料，在本实施例中，溶剂采用乙醇；
然后将部分钎焊涂覆料均匀涂覆预置在两条光缆用复合铝带对接形成的焊道表面，涂覆宽度为6mm，涂覆厚度0.5mm，以盖住铝带对接位置为宜；
C、焊接：
溶剂挥发后，采用脉冲电流加热方式进行两条光缆用复合铝带待焊部位的加热钎焊，钎焊过程中向焊接处通入惰性气体，比如氮气，脉冲电源电压为20V，电流为800A，控制钎焊加热温度为585℃，使钎焊涂覆料和两条光缆用复合铝带接头处的辅助钎焊牺牲合金层一起加热到熔点，铝带基体仍然保持固态，在夹具或固定装置的压力作用下，钎焊涂覆料和对应的辅助钎焊牺牲合金层在表面张力的作用下融合形成钎焊接头；
D、热变形：
清理铝带连接部位产生的熔渣和未熔的钎剂钎料混合粉末，在钎焊接头冷却至460℃期间，用压平机对铝带连接部位进行热变形，控制压平力为45kN，在此压力下保持20s，使得焊接熔融的部位被压平，焊接区域组织均匀，压平后测量连接部位厚度D，(D-d)/d=4.7%，d为光缆用复合铝带的原始厚度，且铝带连接部位范围内厚度均匀，得到最大厚度Dmax和最小厚度Dmin，(Dmax-Dmin)/D=2.8%，满足要求；
E、后整理
铲除铝带连接部位两侧因热变形处理而超宽的部分。
实验：
取实施例1至实施例3制备得到的光缆用复合铝带，测试其连接前后力学性能、导电性能以及SWAAT海水盐雾加速实验（SWAAT海水测试标准为 ASTM/G 85-1998改性盐雾试验方法）。得到的数据如下表1所示：
表1
结论：结合图1和图2，由表1上的数据可知，光缆用复合铝带焊接后强度达原始强度的85%以上，伸长率可达原始伸长率的60%以上，导电率达原始导电率的90%以上。在耐海水腐蚀SWAAT盐雾实验过程中，合金逐层腐蚀30天不穿孔。
如图3所示，检测光缆用复合铝带钎焊后从表面层至主体层的Zn元素含量和腐蚀电位变化情况。由图3中的数据图可以看出，经过钎焊后外层Zn元素总体向内产生了扩散，因此，光缆用复合铝带的腐蚀电位由外向内逐渐升高形成了梯度电位，外侧腐蚀电位低，内侧腐蚀电位高，腐蚀发生时会由外向内逐层扩展逐步进行，外侧牺牲层可以有效的保护主体合金，延长使用寿命。
综上，本发明指出的一种光缆用复合铝带及其钎焊工艺，使用钎焊工艺代替氩弧焊或激光焊接，在焊接过程中焊接热输入较小，变形较小；由于焊接时铝带基体基本处于固态，因此焊接过程易于控制；铝带基体不融化，固态原子扩散能力减弱，故接头生成的金属间化合物较少，从而保证接头具有更好的质量，更高的力学性能，通过控制钎焊温度和输入热量，使连接部位熔深合理，热影响区范围适中，焊接强度高；
通过钎焊，将铝带连接成适合海底光缆长度的超长铝带，可以加工成轻型海底光缆，节约了生产成本，有利于简化生产流程，提高生产效率；
通过合理选择钎料和辅助钎焊牺牲合金层，使其适应快速钎焊工艺，可以在焊接温度高于钎料合金的熔点或共晶反应温度时，依靠溶质原子间的扩散与溶解，在等温凝固的过程中液相不断减少，从而一起形成成分均匀的焊接接头；
在辅助钎焊牺牲合金层中添加了Zn元素，使其电位低于铝带基体材料，卷制成管后含Zn层为牺牲阳极，对心部主体铝管材料构成阴极保护；此外，Zn元素在钎焊高温过程中向铝带基体材料扩散，从表面至芯部形成Zn元素的阶梯递减，从而形成由表及里阶梯递增的电位，一旦发生腐蚀情况，会由表及里逐层进行，从而延长腐蚀时间，提高使用寿命；
通过焊后热变形控制铝带连接部位的厚度与常规厚度的差异以及厚度均匀性，并通过塑性变形细化热影响区晶粒组织，减小组织差异，提升铝带连接部位的力学性能；释放焊接和塑性变形过程中产生的热应力和组织应力，显著降低内应力，提高结合强度，减小连接部位与主体导电性能的差异，提高导电性。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种光缆用复合铝带，其特征在于，包括：铝带基体及辅助钎焊牺牲合金层，所述辅助钎焊牺牲合金层设置在铝带基体的顶面和/或底面，所述辅助钎焊牺牲合金层的成分包括Si、Mg、Zn和Al，所述铝带基体的厚度不低于光缆用复合铝带总厚度的85%，所述辅助钎焊牺牲合金层的厚度不低于光缆用复合铝带总厚度的10%。
2.根据权利要求1所述的光缆用复合铝带，其特征在于，所述辅助钎焊牺牲合金层的成分包括质量占比8~10%的Si、0.2~1.0%的Mg、0.5~1.5%的Zn，其余为铝。
3.根据权利要求1所述的光缆用复合铝带，其特征在于，所述光缆用复合铝带的宽度为30~50mm，总体厚度为0.6~1.2mm。
4.根据权利要求1所述的光缆用复合铝带，其特征在于，所述铝带基体采用工业纯铝带或者铝合金带。
5.一种光缆用复合铝带的钎焊工艺，对权利要求1~4任一所述的光缆用复合铝带进行焊接，其特征在于，包括以下步骤：
A、准备待连接的光缆用复合铝带：
A1、准备两条待连接的光缆用复合铝带，对待焊部位进行清洁，使光缆用复合铝带的待焊接部位及邻近区域无污染物；
A2、打磨光缆用复合铝带的待焊接部位，去除表面氧化皮，对待焊接部位的边缘进行整平；
A3、将光缆用复合铝带上其中带有辅助钎焊牺牲合金层的一面朝上放置，然后将两条光缆用复合铝带的待焊部位对接组装到一起，并保持对接位置稳定；
B、准备预置的钎剂钎料混合粉末：
将钎剂和钎料按照比例混合在一起，组成钎剂钎料混合粉末，其中，钎料为铝硅合金粉末，将钎剂钎料混合粉末和溶剂在容器中混合，形成钎焊涂覆料，然后将部分钎焊涂覆料均匀涂覆预置在两条光缆用复合铝带对接形成的焊道表面，涂覆宽度为5~10mm；
C、焊接：
溶剂挥发后，采用脉冲电流加热方式进行两条光缆用复合铝带待焊部位的加热钎焊，钎焊过程中向焊接处通入惰性气体，脉冲电源电压为10V~25V，电流为500A~2000A，控制钎焊加热温度为580~600℃，使钎焊涂覆料和两条光缆用复合铝带接头处的辅助钎焊牺牲合金层一起加热到熔点，铝带基体仍然保持固态，在夹具或固定装置的压力作用下，钎焊涂覆料和对应的辅助钎焊牺牲合金层在表面张力的作用下融合形成钎焊接头；
D、热变形：
在钎焊接头冷却至450~500℃期间，用压平机对铝带连接部位进行热变形，控制压平力为40~100kN，在此压力下保持10s～20s，使得焊接熔融的部位被压平，焊接区域组织均匀。
6.根据权利要求5所述的光缆用复合铝带的钎焊工艺，其特征在于，所述钎剂钎料混合粉末中，钎剂和钎料的质量比为1:（3~5）。
7.根据权利要求5所述的光缆用复合铝带的钎焊工艺，其特征在于，在热变形步骤之前，清理铝带连接部位产生的熔渣和未熔的钎剂钎料混合粉末，热变形步骤之后，铲除两侧超宽的部分，压平后连接部位厚度D满足：(D-d)/d≤5%，d为光缆用复合铝带的原始厚度，且铝带连接部位范围内厚度均匀，最大厚度Dmax和最小厚度Dmin满足(Dmax-Dmin)/D≤3%。
8.根据权利要求5所述的光缆用复合铝带的钎焊工艺，其特征在于，所述钎剂为氟铝酸钾粉末，所述钎料中硅的质量占比为10~15%，其余为铝。
9.根据权利要求5所述的光缆用复合铝带的钎焊工艺，其特征在于，所述钎焊涂覆料中，钎剂钎料混合粉末和溶剂的体积比为1：2，所述溶剂采用丙酮或者乙醇。
10.根据权利要求5所述的光缆用复合铝带的钎焊工艺，其特征在于，在步骤A3中，两条光缆用复合铝带的待焊部位对接之间，在对接的端面涂覆钎焊涂覆料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410419203.8A CN118011578B (zh) | 2024-04-09 | 2024-04-09 | 一种光缆用复合铝带及其钎焊工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410419203.8A CN118011578B (zh) | 2024-04-09 | 2024-04-09 | 一种光缆用复合铝带及其钎焊工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118011578A true CN118011578A (zh) | 2024-05-10 |
| CN118011578B CN118011578B (zh) | 2024-06-11 |
Family
ID=90958230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410419203.8A Active CN118011578B (zh) | 2024-04-09 | 2024-04-09 | 一种光缆用复合铝带及其钎焊工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118011578B (zh) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005224851A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Shinko Alcoa Yuso Kizai Kk | アルミニウム合金製ブレージングシート |
| JP2006131923A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Denso Corp | ろう付け性、耐食性および熱間圧延性に優れた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材および該アルミニウム合金クラッド材を用いるろう付けによる熱交換器の製造方法 |
| JP2007277707A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-10-25 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 強度とろう付け性に優れた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材 |
| JP2007327093A (ja) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | ろう付け性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材 |
| JP2010075965A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Mitsubishi Alum Co Ltd | ろう付用複合材 |
| CN102251154A (zh) * | 2010-05-18 | 2011-11-23 | 株式会社神户制钢所 | 铝合金钎焊板 |
| CN104105804A (zh) * | 2012-01-29 | 2014-10-15 | 株式会社电装 | 高耐蚀性铝合金钎焊片材以及使用其的流道形成零件 |
| US20150165564A1 (en) * | 2012-05-31 | 2015-06-18 | Gränges Sweden Ab | Multilayer aluminium brazing sheet for fluxfree brazing in controlled atmosphere |
| JP2016169412A (ja) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | 三菱アルミニウム株式会社 | ろう付け後の耐食性に優れるブレージングシート |
| CN106476359A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-03-08 | 上海华峰新材料研发科技有限公司 | 阶梯硅含量的多层无钎剂的材料及其制备方法和应用 |
| CN107429333A (zh) * | 2015-03-12 | 2017-12-01 | 三菱铝株式会社 | 钎焊之后的耐腐蚀性优秀的钎焊片 |
| CN113579555A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-11-02 | 郑州机械研究所有限公司 | 一种铜铝钎焊用锌铝药芯钎料及其制备方法 |
-
2024
- 2024-04-09 CN CN202410419203.8A patent/CN118011578B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005224851A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Shinko Alcoa Yuso Kizai Kk | アルミニウム合金製ブレージングシート |
| JP2006131923A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Denso Corp | ろう付け性、耐食性および熱間圧延性に優れた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材および該アルミニウム合金クラッド材を用いるろう付けによる熱交換器の製造方法 |
| JP2007277707A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-10-25 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 強度とろう付け性に優れた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材 |
| JP2007327093A (ja) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | ろう付け性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材 |
| JP2010075965A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Mitsubishi Alum Co Ltd | ろう付用複合材 |
| CN104745895A (zh) * | 2010-05-18 | 2015-07-01 | 株式会社神户制钢所 | 铝合金钎焊板 |
| CN102251154A (zh) * | 2010-05-18 | 2011-11-23 | 株式会社神户制钢所 | 铝合金钎焊板 |
| CN104105804A (zh) * | 2012-01-29 | 2014-10-15 | 株式会社电装 | 高耐蚀性铝合金钎焊片材以及使用其的流道形成零件 |
| US20150165564A1 (en) * | 2012-05-31 | 2015-06-18 | Gränges Sweden Ab | Multilayer aluminium brazing sheet for fluxfree brazing in controlled atmosphere |
| JP2016169412A (ja) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | 三菱アルミニウム株式会社 | ろう付け後の耐食性に優れるブレージングシート |
| CN107429333A (zh) * | 2015-03-12 | 2017-12-01 | 三菱铝株式会社 | 钎焊之后的耐腐蚀性优秀的钎焊片 |
| CN106476359A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-03-08 | 上海华峰新材料研发科技有限公司 | 阶梯硅含量的多层无钎剂的材料及其制备方法和应用 |
| CN113579555A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-11-02 | 郑州机械研究所有限公司 | 一种铜铝钎焊用锌铝药芯钎料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN118011578B (zh) | 2024-06-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101780881B1 (ko) | 이재 접합용 용가재 및 이재 용접 구조체의 제조 방법 | |
| KR100997607B1 (ko) | 이재 접합 방법 | |
| CN102307701A (zh) | 接合体、半导体模块以及接合体的制造方法 | |
| CN103862147A (zh) | 钼铜合金与镍基高温合金的填丝脉冲钨极氩弧焊工艺 | |
| CN111168242B (zh) | 连接ta2/t2爆炸焊复合板的激光电弧串联焊接方法 | |
| CN114367759B (zh) | 可有效控制Fe-Al脆性相的焊丝及制备与焊接方法 | |
| CN118011578B (zh) | 一种光缆用复合铝带及其钎焊工艺 | |
| CN102886589A (zh) | 耐腐蚀合金材料蒙乃尔400的焊接工艺 | |
| CN108581139A (zh) | 一种石油天然气输送用双金属复合管道的焊接方法 | |
| KR101411242B1 (ko) | 해저 케이블용 도체 용접장치 | |
| JP2016162643A (ja) | 導電部材 | |
| CN108672867B (zh) | 铜基材料的无助焊剂脉冲超声低温钎焊方法 | |
| CN108465892B (zh) | 铜基材料大气条件下无助焊剂超声低温钎焊方法及应用 | |
| US3769007A (en) | Lead-bismuth alloy for soldering aluminum | |
| JP3079995B2 (ja) | 金属材料の拡散接合方法 | |
| US3716909A (en) | Improved method of soldering | |
| CN112775550A (zh) | T2紫铜和301不锈钢异种材料的激光焊接方法 | |
| CN109332859B (zh) | 高能点火器油枪修复方法 | |
| EP3616827B1 (en) | Junction structure, method for manufacturing same, electric motor, and method for manufacturing same | |
| CN216680614U (zh) | 一种无铅低残留焊锡丝 | |
| CN115255826B (zh) | 一种海底电缆铠装用钢丝与铜丝焊接方法 | |
| JP2019534791A (ja) | クラッド化アルミニウム合金を使用した強化された抵抗スポット溶接 | |
| CN108057935A (zh) | 铝钢激光钎焊及材料 | |
| Cherney et al. | Prospective Aluminum alloys for the production of soldered structures | |
| JP3022303B2 (ja) | 油井管の接続方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |