CN1234496C - 铝铜双金属片的低温低压反应扩散焊 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于铝铜金属材料的铝铜双金属片的低温低压扩散焊。铝铜双金属片焊接时不添加任何中间层，通过Al-Mg系铝合金与Cu之间的Al-Cu-Mg三元共晶反应形成液相而连接到一起，温度为470℃～520℃；时间为3min～10min；压力为3MPa～5Mpa；真空度为1×10-2Pa～1×10-3Pa。焊接制造前，铝镁合金和铜的表面不需要严格的表面处理，只采用简单的机械打磨清理方法去除表面油污、氧化层及其他杂质即可。本发明的克服了现有固相扩散焊所需时间长、压力大、温度高的不足，操作工艺简便，焊合率高，特别是对于那些对接头性能及导电性能要求较高的铝铜双金属片有着良好的剪切强度和导电率，剪切强度为20～30MPa，导电率＜50μΩ。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于铝铜金属材料的铝铜双金属片的低温低压反应扩散焊。
背景技术
对于铝铜双金属材料的焊接工艺目前多采用的有摩擦焊、冷压焊、爆炸焊、钎焊和固相扩散焊等方法，其中摩擦焊只适用于铝和铜的棒材对接结构，对于铝铜片材的焊接无法使用；钎焊对于铝铜材料的接头性能有极大的影响；而爆炸焊、冷压焊又由于其工艺参数难于控制、工件容易变形等因素不适用于超小形铝铜双金属片材的焊接；固相扩散焊虽然对铝铜双金属材料有着良好的焊接效果，但是，它的焊接时间较长，焊接压力较大，焊接温度也较高，而且，对焊件的表面准备一般要求较苛刻，事先要尽可能地去除氧化膜和污染物，而且接触面的粗糙度必须与所选的工艺参数相匹配，以达到待焊件表面有可靠的金属间接触，因此通常焊前对被焊件的表面清洗和粗糙度都有较严格的要求，通常铝铜扩散焊的焊接温度在520℃以上，焊接压力5MPa～10MPa，保温时间10min～30min，被焊件还必须进行焊前严格清洗和保持较高的粗糙度。如果能将焊接温度和焊接压力降低，则焊接设备可简化；又对焊件表面的准备要求也可以降低，那么工艺过程可大大简化，而且焊接质量更容易保证。
发明内容
本发明的目的是采用Al-Mg系铝合金与纯铜在较低温度、较短时间和较小压力工艺条件下获得焊合率高且具有一定力学性能和较高导电性能的铝铜双金属复合材料。本发明的技术解决方案是，由Al-Mg系铝合金与纯铜材料组成的双金属片在一定温度和压力下，由于AL、Mg、Cu产生反应，扩散而形成AL-Cu-Mg三元共晶液相，从而达到连接的目的。其工艺方法为：
1.焊接前，先将铝镁合金和铜表面用机械打磨去除表面油污、氧化层及其他杂质；
2.将铝镁合金与铜零件用夹具对齐定位；
3.将用夹具定位好的零件放入真空扩散炉内加压，压力为3MPa～5MPa；
4.将真空扩散炉升温至470℃～520℃的温度下，真空度为1×10-2Pa～1×10-3Pa，保温3min～10min；
5.关闭电源使炉温自然下降至室温，打开炉子去除压力取出被焊零件，铝-铜两金属即被焊成一体。
本发明克服了现有固相扩散焊所需时间长、压力大、温度高的不足。它有操作工艺简便，焊合率高，特别是对于那些对接头性能及导电性能要求较高的铝铜双金属片结构的零件，有着良好的剪切强度和导电率，剪切强度为20～30MPa，导电率＜50μΩ。与现有的扩散焊工艺相比，其焊接温度由原来的520℃以上，下降为470℃，焊接压力由5MPa～10Mpa下降为3MPa～5MPa，保温时间由10min～30min缩短到3min～10min，
具体实施方式
选用1mm厚LF6铝合金片和0.5mm厚铜片，将铝合金片和铜表面采用机械打磨的方法清理，按下列规范进行焊接。
| 实施例 | 温度(℃) | 时间(min) | 压力(MPa) | 真空度(Pa) | 焊接效果 | ||
| 焊合率 | 剪切强度 | 导电率 | |||||
| 1 | 470 | 10 | 5 | 5×10-3 | 100％ | 20MPa | 50μΩ |
| 2 | 480 | 5 | 3 | 5×10-3 | 100％ | 25MPa | 40μΩ |
| 3 | 500 | 5 | 3 | 5×10-3 | 100％ | 28MPa | 30μΩ |
| 4 | 510 | 5 | 3 | 5×10-3 | 100％ | 30MPa | 20μΩ |
| 5 | 520 | 3 | 3 | 5×10-3 | 100％ | 28MPa | 25μΩ |
Claims (2)
1.一种铝铜双金属片的低温低压反应扩散焊，其特征是，由铝镁合金与纯铜材组成的双金属片，通过铝、镁、铜形成三元共晶液相进行连接，其工艺步骤为：
(1).焊接前，先将铝镁合金和铜表面用机械打磨去除表面油污、氧化层及其他杂质；
(2).将铝镁合金与铜零件用夹具对齐定位；
(3).将用夹具定位好的零件方入真空扩散炉内加压，压力为3MPa～5Mpa；
(4).将真空扩散炉升温至470℃～520℃的温度下，真空度为1×10-2Pa～1×10-3Pa，保温3min～10min；
(5).关闭电源使炉温自然下降至室温，打开炉子去除压力取出被焊零件，铝-铜两金属即被焊成一体。
2.根据权利要求1所述的铝铜双金属片的低温低压反应扩散焊，其特征是，焊接温度为480℃～500℃。
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