CN85105468A - 难焊金属的预刷镀钎焊法 - Google Patents

Abstract

一种难焊金属的预刷镀钎焊法是在金属基体上预先刷镀上一层易钎焊金属薄膜，然后再用钎焊连接金属。刷镀易钎焊金属薄膜的厚度为1μm至150μm。其优点是工艺和所需设备简单(不用镀槽)，不受工件大小和工人技术水平的限制，适于在现场操作，刷镀层结合力大于24kgf/mm²。该方法多用于铸铁或铸铝的焊接，也可用于异种金属的焊接，如航空工业中铝和其他金属的焊接，甚至可用于陶瓷件的焊接。

Description

本发明属于用刷镀和钎焊复合工艺连接金属材料的方法。

目前，有许多材料是不易钎焊的，原因是这些材料不能被钎料润湿，有时，用钎焊连接异种材料时，常遇到一种钎料不能同时润湿两种材料。为此，要解决难焊金属的钎焊问题实质上是解决其润湿问题。当前国内外都致力于研究材料的润湿机理。航天工业部首都机械厂在解决铸铁钎焊时，提出了化学镀的方法，即先预镀一层铜再进行钎焊。这种方法的缺点在于化学镀的镀层与基体结合力差，而且沉积速度慢。英国国际锡研究所C.J.Thwaites在1982年出版的《Capillary    Join-ing-Brazing    and    Soft-Soldering》中介绍了用锡或富锡钎料热浸溃法预敷一层钎料的方法，此法工艺复杂，浸溃时对原材料有热影响，所以只能在大批量生产，大面积钎焊时用。美国专利2，437，409提出了用有槽电镀法预沉积易钎焊镀层，较好地解决了难焊金属的钎焊问题。但电镀时整个工件需浸入镀槽内。不需要钎焊部分还要遮蔽，不能用于大件和复杂件，因此使用受到限制。

本发明的任务就是要提供一种工艺简单，不用镀槽能局部预沉积易钎焊金属的方法。

本发明的要点是，预沉积易钎焊金属是通过刷镀实现的。其工艺过程如下：

1.清洁待焊表面：先用钢丝刷、砂布、砂条等机械方法修整基本金属表面，然后用丙酮或酒精等化学试剂清理表面，使待焊表面的光洁度达

4-

6。

2.电化学除油：用碱性水溶液通电涂刷工件表面，工件接负极，刷镀笔接正极。碱性水溶液以氢氧化钠的水溶液为最好，其中至少含一种碳酸盐，这种碳酸盐以碳酸钠为最好。

碱性水溶液的最佳配方为：

氢氧化钠    60g/l

碳酸钠    40g/l

pH＞14    呈无色透明

3.电化学活化工件表面：用酸性水溶液退除工件的氧化膜及影响镀层结合力的杂质（如游离石墨等）。此时工件可接负极，也可接正极，视基本材料而定。酸性水溶液以盐酸水溶液为最好，其中至少含一种氯化物，这种氯化物以氯化钠为最好。

酸性水溶液的最佳配方为：

盐酸（浓）    42ml/l

氯化钠    150g/l

甲基红（0.1%）    5-8滴/l

如果基体材料是铸铁，还需再用第二种酸性水溶液处理，以酒石酸钠水溶液为最好，其中至少含一种有机酸，这种有机酸以冰醋酸为最好。

这种酸性水溶液的最佳配方为：

酒石酸钠    150-200g/l

冰醋酸    10ml/l

次甲基蓝（0.4%）    3-5滴/l

pH＝3.8-4.2    呈淡蓝色

4.刷镀易钎焊金属：刷镀铜、镍、锌、钴等均可，最好是铜或镍。用镀笔在待焊部位作相对接触运动，此时镀笔（接正极）包套里的电镀溶液中的金属离子在电场力作用下，沉积到作为负极的工件上，随着时间的推移镀层增厚，一般镀层的厚度为1-150μm，最好为10μm。

如刷镀的是铜，电镀溶液最好是碱性铜，其成份如下：

硫酸铜    250g/l

乙二胺（70%）    250g/l

氨三乙酸    150g/l

硝酸铵    50g/l

硫酸钠    20g/l

pH＝7-8，呈紫蓝色

如刷镀的是镍，电镀溶液最好用特殊镍刷镀溶液或快速镍刷镀溶液。

特殊镍刷镀溶液的成份是：

硫酸镍（六结晶水）    330g/l

氨基乙酸    20g/l

冰醋酸    30ml/l

用1∶1盐酸调节pH＝0.8-1，呈深绿色

快速镍刷镀液的成份是：

硫酸镍（六结晶水）    265g/l

柠檬酸铵    100g/l

醋酸铵    30g/l

用浓氨水调节pH＝7.2-7.5呈蓝绿色

5.钎焊连接工件：此时需根据工件对连接强度的要求，选用相应的钎料和钎剂，将工件连接起来。

本发明通常可用于铸铁或铸铝的焊接，也可用于其他焊接性能不好的金属材料的焊接，如钛、钼、钽、铌、钨、不锈钢和高温合金等。

本发明不仅可用于同种金属的焊接，也可用于异种金属的焊接，通常用于航空工业，如铝-钛、铝-锆、铝-钽、铝-钨、铝-钼、铝-铜、铝-银、铝-镉和铝-铅等的焊接。本发明还可用于陶瓷的焊接，瓷件经过金属化烧结上钼或钨，由于一般钎焊对金属化层的润湿性差，故需刷镀上一层镍，然后再行焊接。

采用本发明解决了难焊金属的钎焊问题，而且操作简单，不受工件大小、场地、设备和工人技术水平限制。刷镀层的结合力大于24kgf/mm²，已达到普通有槽电镀层的结合强度。钎焊时，镀层金属和基体金属相互扩散，还可进一步提高结合力。

实施例一：

解放CA-10B型汽车发动机缸体（灰口铸铁）水套冻裂的修复。其实施步骤如下：用碱水清洗，沿裂缝开坡口，打磨修整坡口。经电解除油，电化学活化后，刷镀上一层10μm快速镍镀层，然后用HL55锡铅焊料钎焊，填补裂缝。

实施例二：

机床床身导轨面划伤的修复。其实施步骤如下：修整划伤部位，使划痕凹坑园滑过渡。用丙酮等清洗除油，电解除油和电化学活化后刷镀上一层10μm厚的快速镍镀层。然后钎焊填凹坑，刮平后刷镀一层快速镍罩面，刮研修平即可。

Claims (22)

1、一种用预沉积易钎焊镀层使焊接性能不好的金属材料能够钎焊的方法，本发明的特征是在被连接金属基体上，预先刷镀一层易钎焊金属薄膜作为过渡层，然后用钎焊方法将分离的两部分连接起来。

2、一种按照权利要求1所说的使焊接性能不好的金属材料能够钎焊的方法，其特征在于所说的预先刷镀一层易钎焊金属薄膜的工艺过程是：清洁、电化学除油、电化学活化表面和刷镀易钎焊金属薄膜。

3、一种按照权利要求1、2所说的使焊接性能不好的金属材料能够钎焊的方法，其特征在于所说的清洁工艺是先用机械方法修整表面，然后用丙酮试剂清洗表面。

4、一种按照权利要求1、2所说的使焊接性能不好的金属材料能够钎焊的方法，其特征在于所说的电化学除油工艺是用碱性水溶液通电涂刷工件表面。

5、按照权利要求4所说的电化学除油工艺，其特征是所说的碱性水溶液是含有氢氧化钠的水溶液，且其中至少含一种碳酸盐。

6、按照权利要求5所说的碳酸盐，其特征是碳酸钠。

7、一种按照权利要求1、2所说的使焊接性能不好的金属材料能够钎焊的方法，其特征在于所说的电化学活化表面工艺是用酸性水溶液通电涂刷工件表面。

8、按照权利要求7所说的电化学活化表面工艺，其特征是所说的酸性水溶液是盐酸水溶液，且其中至少含一种氯化物。

9、按照权利要求8所说的氯化物，其特征是氯化钠。

10、按照权利要求7所说的电化学活化表面工艺，其特征是所说的酸性水溶液是酒石酸钠水溶液，且其中至少含一种有机酸。

11、按照权利要求10所说的有机酸，其特征是冰醋酸。

12、按照权利要求1所述的使焊接性能不好的金属材料能够钎焊的方法，其特征在于所说的易钎焊金属薄膜是铜或镍。

13、按照权利要求12所述的易钎焊金属铜膜，其特征是用碱性铜刷镀溶液刷镀而成的。

14、按照权利要求13所述的碱性铜刷镀溶液，其特征是硫酸铜水溶液，其中络合剂至少含有乙二胺和氨三乙酸，且辅助盐至少含有硝酸铵和硫酸钠。

15、按照权利要求12所述的易钎焊金属镍膜，其特征是用特殊镍或快速镍刷镀溶液刷镀而成的。

16、按照权利要求15所述的特殊镍刷镀溶液，其特征是硫酸镍（六结晶水）水溶液，且其中至少含络合剂氨基乙酸和冰醋酸。

17、按照权利要求15所述的快速镍刷镀溶液，其特征是硫酸镍（六结晶水）水溶液，且其中至少含络合剂柠檬酸铵和缓冲剂醋酸铵。

18、按照权利要求1所述的使焊接性能不好的金属材料能够钎焊的方法，其特征在于所说的焊接性能不好的金属是铸铁或铸铝。

19、按照权利要求1所述的使焊接性能不好的金属材料能够钎焊的方法，其特征在于所说的焊接性能不好的金属是异种金属。

20、按照权利要求19所述的异种金属，其特征是铝-钛、铝-锆、铝-钽、铝-钨、铝-钼、铝-铜、铝-银、铝-镉和铝-铅。

21、按照权利要求19所述的异种金属，其特征是经过金属化烧结在瓷件上的钼或钨和与瓷件连接的金属。

22、按照权利要求1、12所述的使焊接性能不好的金属材料能够钎焊的方法，其特征是所说的易钎焊金属薄膜的厚度为1μm至150μm，最好是10μm。