HUE034600T2 - Anyagzáró kötés alumínium és réz között, továbbá eljárás ennek létrehozására - Google Patents

Anyagzáró kötés alumínium és réz között, továbbá eljárás ennek létrehozására Download PDF

Info

Publication number
HUE034600T2
HUE034600T2 HUE15001164A HUE15001164A HUE034600T2 HU E034600 T2 HUE034600 T2 HU E034600T2 HU E15001164 A HUE15001164 A HU E15001164A HU E15001164 A HUE15001164 A HU E15001164A HU E034600 T2 HUE034600 T2 HU E034600T2
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
copper
layer
aluminum
welding
copper layer
Prior art date
Application number
HUE15001164A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Gietzelt
Lutz Eichhorn
Torsten Wunsch
Original Assignee
Karlsruher Inst Technologie
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karlsruher Inst Technologie filed Critical Karlsruher Inst Technologie
Publication of HUE034600T2 publication Critical patent/HUE034600T2/hu

Links

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
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/323—Bonding taking account of the properties of the material involved involving parts made of dissimilar metallic material
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/244—Overlap seam welding
    • 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
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • 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
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • 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
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0272—Rods, electrodes, wires with more than one layer of coating or sheathing material
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • 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
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/302—Cu as the principal constituent
    • 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
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3033—Ni as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/017—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of aluminium or an aluminium alloy, another layer being formed of an alloy based on a non ferrous metal other than aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • 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
    • 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
    • B23K2103/12—Copper or alloys thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Description

ANYAGZÁRÓ KÖTÉS ALUMÍNIUM ÉS KÉS KÖEÖT.T, TOVÁBBÁ. ELJÁRÁS EHEEK EÉTEEBOLÁSÁRA A jelen találmány tárgya «2 első .igénypont saeri&ti anyag zárókőt és alumínium és rés között, valamint a hatodik igénypont szerinti öljárás ennek létrehozására - A rét és az alumínium jó villamos vezetők, és ezért villamos vezetékek, valamint villamos összeköttetések létesítése tekintetében különösen érdekesek* & két lém. jellemző tulajdonságai, továbbá alkalmazhatóságuk és előnyeik eltérőek- A réz például nehezebb és drágább az alumíniumnál, termikus és vegyi ellenálló-képessége viszont jobb, ezért az olyan alkalmazásoknál, amelyeknél nagyobb mennyiségben kell felhasználni ezeket a fémeket, például az erősáramú· alkalmazásoknál, párhuzamosan kerül felhasználásra a két fémár említett fémpárositás egy különleges alkalmazási területét képezik az elektrokémiai tárólórends zerek, különösen a lit ium~ion~akkurouiátorok. Ezeknél például az egyes lítiumion cellák alumíniumból készült kivezetéseit rézből készült jjje|feII11jjjj|ine||i|jjjíkéf 1 tartós kötéssel esi|. 1 ako2taf|||| jjj: 1 .Az. aluminium és a réz azonban nem egyesíthető anyagzáró n Jiiiifïïid. fi ''fplIÍó:Íjjjjjj:OÍőz' mindeneké lőtt az
Ijjjjjsjt áll tip i úi j f e 1 ülll |n a 1 um i n í umo κ 1 db ô 1 spontán módlljjjjj kialakuló ':ljj^jj::ifé|í g;|jlél|j|j|:|:.........és síj:jjj^ő>: passaiv réteg., amely eltávolítás után ismét spontán módon létrejön- Ez a 'f|jf ápnaf j j j j j j j j j|l j lËm titán -'pailla '1$ ·|! jl an ||| |eff j n em jf |j|jh.a tő·, Így egyrészt jő korrózióállóságot biztosit az alumíníumötvözetek számára, másrészt viszont hegesztés alkalmával kötési nehézségeket okoz és átmeneti ellenállást képez -
Esen túlmenően nagy eltérés mutatkozik a bötágulási jellemzők és az olvadási hőmérséklet tekintetében, továbbá .....||ő|ilj!::á· lyőnafiiőáásblhjl" hogy mennyire....... haj 1 amosak ':íj§j|e.k: ,:|'::jjj|||p;k szilárd oldatok és fémközi fázisok képződésére réz/alumínium rendszerben, illetőleg eltérő mechanikai, villamos és termikus jel lemzök létrej ötté r.eki ntetében , ami jelentő® mértékben elősegíti mechanikai feszültségek és helyi villamos ellenállások kialakulásél: au anyagzáró kötésben, Ä szokásos rnegoidánok: ezért különösen alakzárój. illetőleg érő rá ró' kötéseket, például olaszt i kus deformáción alapuló kötéseket, összesei toláson kötéseket vagy csavaros kötéseket a I k a Imam a k.
Et: töl függetlenül léteznek azonban réz és alumínium közötti anyagzáró kötések, valamint eljárások ezek létrehozására. Izek a megoldási javaslatok általában ultrahang vagy ponthegesztés segítségévei létrehozott kontakt kötésekét alkalmaznak. Különösen az aluminium vezetékek összekötése nincs kielégítő módon megoldva, Az ultrahangos hegesztéséé!:, tórténö összekötés á hegesztés által nem érintett tartományhoz vezető átmenetnél besüleseket és töréseket eredményezhet, A passzív réteg méretétől -függőén ingadozhat a villamosán vezető kötés minősége*
Az í 1] nyomtatvány például, eljárást ismertet aluminlüm--réz kötések lézeres hegesztéssel történő létrehozására* Ennél a megoldásnál hegesztés előtt segédanyagét,, előnyösen nikkelt vagy ezüstöt, alternatívaként ónt vagy cinket visznek be az egyesítendő réz vagy a inra in ium felületek közé, célszerűen fólia vagy bevonóréteg formájában· A segédanyag a hegesztés során dús 1 tot t olvadékként működik az összeillesztendő felületek között, és egyrészt mindkét felület irányában megnövelt oldhatóságot biztosit, másrészt megakadályozza a felületek közvetlen érintkezését, agya nádikor csökkenti a fémközi fázisok képződésének, lehetőségét.
Ez a megoldás nem meghízható olyan esetekben, amikor egy viszonylag masszív, több mm (például 2 - 5 mm) vastagságú rézsín és egy 11 i:ium-ion akkumulátor vékony, 0,1 és 0,5 mm közötti vastagságú: aluminium kivezetése között kell hegesztett kötést létrehozni, Az alumínium a 660 ®C körüli olvadáspont;} á val a leghamarabb olvadó fémek közé tartozik, ugyanakkor igen nagy az affinitása az oxigén irányában, Ezért a felületén erősen tapadó passzív Ai:íCb réteg alakul ki, amelynek olvadási hőmérséklete Ts :::: 2050 °C, Amikor lézersugár éri felülről a vékony alumíníumréteget, ez megolvad. Az a1uminiumrétegben azonnal lyukak keletkeznek az alumíniumból készült vezető csekély vastagsága, a passzív réteg felületi feszültségei következtében, valamint, abból kifolyólag, hogy az alumínium olvadási hőmérséklete lényegesen alacsonyabb a réz olvadási hőmérsékleténél {T;í « 108 3 *C) , Ezért a szokványos eljárással nem hozható létre jó minőségű, reprodukálható V Mii a mos........ős s zekött. et. és. A lézeres hegesztésnek jó villamos és termikus vezetőképességgel rendelkező anyagok hegesztésére történő alkalmazásénál további problémát jelent, hogy - amint azt már az [13 nyomtatvány is leírja - ezek az anyagok, különösen, a réz, a. lézersugár.·-·/: orrások infravörös tartományba eső hullámhosszainál nagy mértékben reflektálnak, és csak kis mértékben abszorbeálnak, Következésképpen a hegesztésnél nagy lézerenergiát kell bevinni, ami a felületi inhomogén!tások és a hegesztendö felületek ebből eredő eltérő abszorpciós viszonyai, miatt igen hamar helyi túimeiegedésekhez vezet, A réz esetében azzal a különlegességgel is számolni keli, hogy az abszorpcióképesség hőmérsékletfüggő, illetőleg az olvadékba yiyéï'Jipmé^ erősen emelkedik, b:l|t:iumfí:ph' '':lá:iküklüláiök:bk alnminiilnbglljjsí 1; jleébSiií ................kibeZfetéseínek Jj|h|:|· 1 köztát1 |j|z energ|;|igrteillss: erősen korlátozni kell, mivel ezek a kivezetések csak néhány centiméterre állnak ki .a 11 ti um™ Ion akkumulátorból. A cellába való átmenetnél a Litiunvíon cella belső terét a környezet felé leárnyékoló és oxidáció ellen védő vákuum-tömör lezárás polimer anyagból készült varrata található. Ez a lezárási hely legfeljebb 80 °C hőmérsékletet visel el, és azt is csak rövid xaelg, hogy megmaradjon a váku-umt-ömörség. A JP~Ä~2Ö1Ö:Ö75967 jelű .nyomtatvány Cu~A.l-nemes fém rétegesett kötést ismertet* Az ΕΡ-Α~Ί7?9962 jelű nyomtatvány lézeres porvthegesztéssel létrehozott Cu~Al rétegezett kötést mutat be. A WO-A—2005/082569 jelű nyomtatvány lézeres ponthegesztéssel létrehozott Cu~Ni--Ai rétegezett kötést ismertet. Ezekből kiindulva a jelen találmány feladata erős (anyagzáró} és repedé smerttes kötés létrehozása különböző ki vese tésa.nyagok között, különösen Li- ion akkumulátor··' rendszerek alumíniumból készült kivezetései és rézből készült áramvezetö sínjei között. A találmány feladata továbbá olyan eljárás biztosítása az említett kötés létrehozására, amely igen nagy sebességű hegesztést tesz lehetővé, ugyanakkor a különféle alkalmazásoknál szükséges hegesztési. keresztmetszetek és a hőmérsékletre érzékeny tartományoktól való távolság tekintetében nagy szabadságot biztosit. A feladat megoldását egyrészt az 1. igénypont jellemzői által meghatározott, alumínium és réz között létrehozott anyag-záró kötés, másrészt :|p. igénypont meghatározott e 11 árás képezi..
Az al.igénypontok, előnyös megvalósítási módokat határoznak meg, A feladat megoldásaképpen olyan anyagzáró kötést javasolunk alumínium és réz között, amely tételemből,· :,siAlufii h .fűm!lillliii1111 lllliöi.fiillÎllô l urni n i umleme fbői ·Η||ϊί <|vábblllipibs. erre felfekvő rézrétegböl - előnyösen az a.lumin.í umrétegre : ha'b ilgiéb''egö|| ( p i i!l| béli e ö||é|||p|: s b ő 1}:
áll:. I
Az említett fel fekvő, rézréteg egy lehetséges megvalósítási mód esetében nikkelezve van. A rézrétegnek nikkellel való bevonása - előnyösen .1-30 pm közötti rétegvastagság mellett -arra szolgál, hogy az oivadékfördő ötvözet-összetételét egy ternér ötvözet képzésével befolyásoljuk, ahol a nikkel részaránya az említett rétegvastagsággal szabályozható. A nikkel rét egge 1 bevont. réz az ilyen bevonat nélküli réz esetéhez képest jelentős mértékben javítja a szilárdtest- 1 é z e r s uq ä r z á s b e c s a t ο .1 á s à t é s e z à 1t a 1 a z « &amp; ^ - o £ pc 16 s - r e f 1 4¾ κ -1 o s viszonyokat. h kitűzött feladat megoldására szolgái továbbá egy eljárás az említett anyagzáró kötés létrehozására alumínium és réz között. Ezen eljárás keretében előkés2ÍtjÜk a hegesztendő komponenseketf például egy rézből készült elemet, égy a 1 um i n i umr é t e g e t és egy rézréteget, amelyekből az emritett sorrendben összetett rakatot képezünk, a rézelem, az aluminiumréteg és rézréteg hőforrás hatása alatt történő lokális összehegesztése követi, a rezrétegen és az a lumíniumrétegen át a rézelemig terjedő hegesztési varrat kialakításával, ahol a hőforrás a rézrétegre hat. Ä hőforrás behatása és a hegesztési folyamat előnyösen védőgáz-atmoszféra célszerűen argongáz vagy nítrogéngáz alatt megy végbe. Ä lokális összehegesztés a hőforrás behatási tartományára terjed ki a rézrétegen és az alatt. Ponthegesztés esetében pontszerű bénatás és összehegesztés megy végbe, Ä lokális összehegesztés előnyösen a hőforrásnak a rézrétegre egy hegesztési vonal (hegesztési irány} mentén gyakorolt sorozatos behatása útján valósul meg, ahol az összetett rakaton átmenő hegesztési varrat ezen hegesztési vonal mentén, alakul ki. Továbbá előnyösen bekövetkezik a hegesztési varrat megvastagodása azáltal, hogy a hőforrás a rézréteghez képest nem csak egy vonal mentén lesz mozgatva és/vagy sorosan pozícionálva, hanem a hőforrás kitérítésével a hegesztési irányra merőlegesen is végbemegy a mozgatás, A hegesztési vonal előnyösen ciklikusan (célszerűen szinuszgörhe szerint vagy cikk-cakkban) lesz kitérítve egy középvonalhoz képest, kz említett kitérítés frekvenciája változtatható, ami viszont a hőforrás behatásának időtartama és a hegesztési varrat mélysége közötti összefüggés kihasználásával a hegesztési varrat hegesztési mélységének megválasztására használható ki. kz említett kitérítés amplitúdója továbbá meghatározza a hegesztési varrat oldalirányú kiterjedését a rézrétegen és a rétegezett ...szerkezetben.. A felfekvő réz réteg, illetőleg a fólia előnyösen ö, 1 és 5 ram közötti, még előnyösebben 0,2 és 1,0 ram közötti vastagságú.
Az alacsony hőmérsékleten megolvadó ai amin iumrét eget mindkét oldalról egy lényegesen magasabb hőmérsékleten megolvadó rézréteg határolja. Ez egyrészt lehetővé teszi. a jobb hőeloszlást és hőelterelést különösen a felső rézréteg esetében, és ezáltal csökkenti az aiuminluraréteg anyagi kötést kiváltó szelektív túimelegedésének valószínűségét, ugyanakkor a lezáró rézréteg gázzáró közegként megakadályozza az oxigén vagy egyéb gázok beáramlását, és ezáltal az alumániumréteg oxidáiődását vagy más módon bekövet kező minőség-romlását * Következésképpen különösen az alumíniumban hatékonyan csökkentjük a lokális túlmeiegedésböi, oxidációból, vagy egyéb károsodásból eredő lyukképzödés veszélyét, ugyanakkor erős anyagzáró kötést hozunk létre a rézből, illetőleg alumíniumból között,
Az anyagzáró kötés létrehozás előnyösen hegesztési eljárás, még előnyösebben érintkezés nélküli lézeres hegesztési, eljárás alkalmazásával történik. Előnyösen 1 kú-nái nagyobb teljesítményű kor- vagy sugárlézert alkalmasunk.
Ismert, hogy a pl. .1,06 pm hullámhosszal jellemzett s z i 1 á r d t e s t .1 é z e r e k 1 é z e r s u g á r a i s z óba h ómé rs é k 1 eten 95 % -ba n visszaverődnek a rézről. Ά rézről való visszaverődés emellett erősen hőmérsékletfüggő. Magas hőmérsékleten és rézolvadékban aj ® j .............. felerősödik. Ezért a lézersugárral közvetlenül besugárzott :|éf::ré|ieg;lt j;:::;:: <3.j djils kíS J. 1,: é- X. mérsékeli a becsatolási, problémákat. A lézersugárnak közvetlenül kitett rézrétegre vagyis az a 1. ura i min m r é t e g t ő 1 t á vo 1 a fob i f e 1 ü 1 e t r e f e Ív i 11, e .1Ő n y 5 s e n niiklélibőlí lagyjvjaő.ottjjjéÍétÍÍÍí .kióÉből.jjjjjilblliijl llyagyjlj;|:r.a:iyiől ki.a laki t ot t réteg a höbecsatolás szempontjából kedvező abszorpciós rész javára csökkenti a reflexiós részt, e? λ kiegész.Itőleges réteg előnyösen anyagzáró réteget alkot a rézrétegen {előnyösen oldatból történő galvanikus vagv árammentes leválasztás, továbbá rápárol.ogtatés vagy n-ás alkalmas 'módszer., adott esetben vastag fi lm- technika alkalmazásával), ami azt eredményezi, hogy az abszorbeált lézersugárzás hó formájában közvetlenül továbbvezetŐd í k a rézrétegfoe. Egy alternativ változat esetében, a kiegészítő"· eges réteget fólia formájában vi eszük fel {azaz nincs vaay -'sak közvetett anyagzáró kötés van, amely például kötőanyagokon, például forraszanyagon vagy tapadáskczvetítő rétegen, adott esetben szerves anyagú rétegeken keresztül, például ragasztóanyagok útján van megvalósítva}, ami ugyan megnöveli a lézeraugár.z-.á.s,,,,,abszorp.oi.ó.s,,,hányadát és ezáltal a höképzödésfc a rétegezett szerkezetben, viszont csökkenti azaz rontja az említett hőnek sugárzott hő formájában történő továbbvezetését és/vagy a hőnek a közvetlen felfekvési felületekre történő átadását » A kiégészitőieges réteg arra szolgál, hogy a beeső lézersugárzásnak a rétegfelületre merőleges irányhoz viszonyítva előnyösen 2 és 10* , különösen előnyösen 3 és 5"· közötti hajlásszöge mellett elkerüljük a lézersugárzás visszaverődését és ezáltal például a fényvezető szálak, különösen a szilárdtest lézerek fényvezető szálainak károsodását. i/ltlft A. hegesztés folyamatos hegesztés esetében előnyösen 0,1 és 10 fii /a, különösen elő; oy^..· sen i és 5 m/s hegesztési előtolási sebesség mellett megy végbe, a lézersugárnak a hegesztési irányra merőleges kité.ritése előnyösen 20 és 1000 Hz közötti, Különösen előnyösen 100 es ö00 Hz közötti írekvéneiával történik. A àézersugàrnak a yöijáii Ít|íEtéh|ÍítőÍÍ:éhŐ vezetése, továbbá ennek a középvonalhoz képest történő kitéri tése k A egész! töleges berendezések, segítségével történik, például a szkennerek t ükörrends sere ihez hasonló megoldások a1kaImasás áva1 -
Hagy áramferheléIn vi|1 amoáf érinlyeknéi, |,p%|xfá jl 1'i;Ily 1, i ~1 on a k kumu 1 at o r o k á r amve a e t ő he g e s z tett. ö s s z e kö fc t et. è s e í n é 1. megfelelő csatlakozási keresztmetszetek biztosíthatók, ha a lézersugarat a hegesztési irányra merőlegesen kitérítjük, miáltal széles hegesztési varrat jön létre.
Ha túl nagy kit.érit.ési frekvenciát és tűi nagy hegesztési sebességet alkalmazunk, csökken az anyagrétegek. lokálisan behatárolt megolvasztásának feltételét képező hegesztéshez lily bpllligpg és ::y|i éhé vite 1 Jlbéii π y i si bél: A. teihevitési hőmérséklet és a bevitt hőmennyiség aránya különösen magas, ha a hőbevitelt nagy ene rgi a s űrű s é gge1 de csak rövid ideig és helyileg erősen behatárolt módon hajtjuk végre. itt azt az Összefüggést használjuk ki, hogy a rétegezett, szerkezetnek az olvadási hőmérséklet fölé történő gyors leihevítése esetén a besugárzott tartomány még azt megelőzően megolvad, hogy hőelvezetés lépne fel a környezet irányában. Ha a rövid ideig tartó hobevitei mellett a megolvadást követően azonnali lehűtést alkalmazunk, a bevitt Hőmennyiséget a hegesztés i. varrat megszí iá.rdn lésekor fel lepő fázisátmenet veszi fel. Ez alapvetően csökkenti a hegesztés Környezetének termikus terhelését. Ennek az a feltétele, hogy 10 es 200 pm közötti, tipikusan 1ÖÖ vagy 50 um alatti vagy még kisebb átmérőjű 'j|fkony ffhyfeiltilyfávlllMt.......... aJ|a||gl|jIhk: 1ρ|:: sugár .Lézereknél. A fényvezető széleik átmérőjének kisebbnek Kell lennie az elérendő hegesztési mélységnél, hogy a varrat tartományának termikus terhelését alacsony értéken tudjuk tartani, es a hegesztési mélységet csekély vastagságú rétegezett szerkezet esetében egzakt módon szabályozni tudjuk, igen vejcony, több rétegből felépített hegesztési varratok eseteben tehát 100 um alatt;.! átmérőjű fényvezető szálak aiKaimazasa aian.lof.f.
Ily mód őri a hegesztési varratok előnyösen közelebb kerülhetnek a hőmérsékletre érzékeny alkatrészekhez# például a polimer anyagú vákuumtömör lezárással ellátott a k kumu 1 á t o r ce 11 a k , k« 1 önö se n Li - 1 o n. a k k nmu 1 à t. oro k e s e t éfoe n .
Egy lehetséges megvalósítási, mód esetében at említett .kitérítési frekvenciák és hegesztési sebességek mellett impulzusszerűen alkalmaztuk a lézersugárzást, éspedig vagy impulzusszerűen működtetett lézer segítségével vagy eltérítő és/vágy leárnyékoló eszközök, például tükrök és/vagy fényrekeszek igénybevételévé.!. Ezzel, a pul rálássa! különösen a ponthegesztés optimalizálható az említett módon# éspedig a hevítés,! hőmérséklet és a bevitt hőmennyiség említett arányának megnövelésével, őz ilyen, nagy energiával történő rövid idejű besugárzással a szövetszerkezet# különösen az Ötvözetképződés és általában a szövetszerkezet felépítése és speciálisan a szemcsenagyság is optimalizálható. Ά lézeres hegesztés erős kötés létrehozását teszi, lehetővé a legkülönfélébb fémkombinációk esetében anélkül, hogy 1 ί||:ί a k z ár ó kö t é s t, ||pél .fiú 11! Wß áll r o ζί|ρ t kellene alkalmaz n m' e « I mindenkori anyagkombinációtól, olvadási hőmérséklettől és hővezető-· képességtől 1 if üg^yéiii eltérő lehet siiplhégplztééi. h|i:pnÍral: fókuszált lézersugarak, előnyösen az egyetlen lézersugár gj'': e s y..:::|!!ii ji: |||||j|^:||: 'itt ^lllihiil M vékony, ^.:iiii||: a|ümi.ni^||Íli:l. kiliiit,. ;pplili|lj!: J|| j :i:§f|§|.$yp a kkumuiá toroknál. alkalmazott kivezet őei.emek rézből készült, masszív aram-vezető sínekkel történő összekötésénél felmerülő problémákra azokban az esetekben, amikor nagy feszültséget vagy -áramerősséget biztosító Li-ion akkumulátor-rendszereket kell kialakítani, h vezető összeköttetések az elvből adódóan az említett két. különböző anyag {alumínium és réz) között jönnek létre, és az utóbbi előnyösen nikkeiezve van. A Lí-ion cellák ezen kötések segítségével történő összekapcsolása azt. célozza, hogy a szokásos mechanikus csavarozás vagy ultrahangos hegesztés alkalmazása nélkül lehessen összekapcsolni as egyes cellákat.. Mechanikus összekötés esetében ugyanis öregedési jelenségekkel és az átmeneti ellenállás megnövekedésével kell számolni, különösen az aluminium esetében, mivel megvastagodik a passzív réteg, és plasztikus folyás is fellép. Ultrahangos hegesztés esetében az előirt keresztmetszetben kielégítő anyagzáró és repedésmentes kötést kell biztosítani. Különösen vékony elvezetések esetében azonban az alkalmazott ultrahangbélyeg és a felfekvési 1 eme z f e 1 ü 1 e t kö z ö 11 i á t m e ne t n é I fo ko z o 11 r e p e d.é s k ép z öd é s ~ veszély áll fenn, ami megakadályozza, hogy a például a j á rmű ipar t erűlétén elengedne cetlenü1 s z u ksèges t a r tös, rezgéseknek ellenálló kötés jöjjön létre. Lázion celláknál való alkalmazás esetében a rézből készült áramvezető sínek {rézéi eme k) előnyös a n y a q v a s t a g s á g a 2 és 5 sur. között, a réselemhez illeszkedő alumínium“ és rézréteg {pl. fólia) előnyös anyagvastagsága pedig 0,1 és 0,5 mm között van.
Az a.Iumin.lumréteg, például egy alumíniumból készült kivezetés jól hegeszthető anyaggal, pl. níkkelezett rézzel történő lefedése megakadályozza azt a pórusképződést, amely a jj i|z alumíniumból iillszülljj kíviiiitése|i||i:||| a. jréte'|ém|:| jii|ök||;Ö0 j,; eljárással önmagában történő ráhegesztésénéi fellép. Például a I iiiiïs:|i;|pp:ii:|inek jliijjjja j|.éi§iéll'lgjí tef jéflőp!l· hegesztési mélységnek megfelelően az olvadék átkeveredése, I jy||:||i;|in't ||g||or|i: ipegde|i:|i:iiijl miatijjjjllézeiél:'' |.j ; ;; ;; ;; különösen kb. 2 m/s fölötti hegesztési sebességek esetén f |éj:bői.jjjjiiüm.inlim|i:l |ájjj|jlÍ|í|éibŐl jjiiillililjjjiiif ®rhéii: ölvő!!Í!!ÍÍ|öb!) létre. Ez a nikkelt tartalmazó ötvözet az elurnániámból és rézből álló biner ötvözet esetéhez képest csökkenti a repedésképződés··veszélyt a hegesztési varratban, és különösen I pjj|||j.“.iö||jjla.killtulilfpöpiil eÓösegipj|jjj|| fp:§:i!:|iplo' l|iiysgtátp:/H:iM |kpt:é|.. ikliila'pjiisálí Ilii aXuräJ.^ic és jp!!; :· .sínek közöli!!: ,¾ kitűzött feladat me q o i d à s á t, va lait int önnek megvalósítási módjait a rajzokon vázolt kitti teli példák, kapcsán ismertetjük. Az 1. ábra nikkeiréteggei ellátott rézrétegböl, T. o váddá al umin i um~x ét égből és rései emből allé rétegezett szerkezetet,' valamint az összes elemen átmenő hegesztési varratot szemléltet vázlatos metszetben; a 2. ábra .Dinár Al~Ca állapotábrát; a 3. ábra pedig ternér Al-Cu-Mí állapotábrát mutat, h javasolt, 1 aluminiumlemezként kivitelezett a1um i n i umrétegbő1, 2 ré z1emez ként kiv11e1e z a 11 réze1emfoőI, valamint az aiuminíumlemezhez 3 rézlemez formájában hozzáillesztett rézrétegből álló rétegezettszerkezet 1, ábrám bemutatott metszetén a szerkezet valamennyi elemén átmenő 4 hegesztési varrat látható, bei van tüntetve továbbá a
béfilM í:.. jt:é% # iabb i 1 jé jlá a |:á f á^iit elvi 1 ti |P5 jF nikkelbevonat, amely a korábban ismertetett módon segíti 6 lézersugár elnyelődését. A bemutatott rétegezett szerkezet gépjárműnél alkalmazott lítium-ion akkumulátorhoz tartozó, alumíniumból készült kivezetés, valamint rézből készült áramvezető sin közötti kötést szemléltet példaképpen. Snné'l a szerkezetnél az aluaú.niumlemez és a rézlemez anyagvastagsága például 0,2 mm lehet, rníq a rézelemé 2 és 4 mm közötti, a rézlemezre felvitt, nikkelrétegé P®ólg 1 és 30 um közötti# előnyösen 5 és 20 pm·™« közötti, A lenti, három rétegből álló anyagszerkezet ö s s z eh e q e s z t é a é né 1 a .1 k a .1 ma z ot t i é z e r s ug á r i é z e r e s hege s z t é s i. paraméterei a következek; * lézerteljesítmény: P =* 1,5 és 3 kW között * hegesztési sebesség: v ::: 1,3 és 4 m/pere. között * fóküszhelyzet ~ -.1 mm « pásztézás szélessége : 2 és 4 mrn között * a lézersugár oldalirányú kiterítésének frekvenciája 200 és 350 Hz között A nikkelbevonat alkalreazásának mellékhatásaként a 2» ábra szerinti binér A.l-Cu állapotábrán szemléltetett binér ötvözet helyett (lásd [2]} Ai, Cu, Ni fémekből álló ternér ötvözet, jön Létre, amelynek összetételei az említett a n y a g v a &amp; t a g s á g o k t ó 1 függ. Az Ai~Cu-~Ni rendszer állapotábráját a 3. ábra mutatja [33 ► Ä ternér ötvözet összetételét a rézeiemíg történő áthegesztés mélységének, a n i k k e1 b evοnat vastagságának, valamint az alumíniumlemez és a rézelem átfedesi vastagságénak :1!!liyá.ie ........válilözfálliiii jök!"" oí:||!!imé^öl:lll!: h:ilpiis'é:i:iéri:fj;ükl' rideg fázisok létrejöttét, illetőleg a hegesztés dinamikája által, alkalmas, igen vékony (előnyösen 5 μτη alatti vastagságú) rideg fázist tartalmazó morfológiát tudunk létrehozni, amelynél a repedezett ség kialakulásának veszélye lényegesen iélililiken.. 1|| Különleges feladatot jelent a megfelelő keresztmetszetű, árammal jól terhelhető kötések létrehozása a 2. ábra állapotábrája szerinti binér Al, Cu rendszerek esetében létrejövő rideg fémközi fázisok kialakulásának messzemenő elkerülésével. Annak érdekében, hogy 2 kHz fölötti kitérítési frekvenciák esetében megfelelő mennyiségben olvadjanak meg jó l!!!!!!!!!h0viiiii|:lép jjf érnek, és mélységben mindhárom átfogó olvadékfürdő jöjjön létre, a hegesztési irány szerinti hegesztési sebességet igen alacsonyra, előnyösen 0,5 és 2 ro/'pero közötti értékre kell megválasztani. Ez ugyanakkor kedvezően befolyásolja a szilárd állapotban végbemenő dif fúziót és a rideg fémközi fázisok létrejöttét az Al-Cu rendszerben. Az alábbi befolyásoló tényezőket kell tehát he1ye sen meg v á1a e z t ani i * energiasűrűség (amelyet a lézerteljesítmény, a ;:jjjjjilényvezéjlőí &amp;h||j átmérője és a |fé^i€i®^h^:Ífj::Íl^'2'DnyÍ:tott ..................fókuszáéiyzet határoz meg} =C:|. i;ΐί':::Γ'"!;!;!^!!ί:ί^ΛΛ^^^^ a ::jj§egekliég;| §.fipáhiMh merőleges: kiterítése kellően hosszú tartózkodási idő mellett ahhoz, hogy megfelelően nagy és minden réteget átfogó olvadékfürdő jöhessen létre, « olyan hegesztési sebesség, amely mellett a szilárd állapotban bekövetkező diffúziót olyan alacsony értéken tartja, hogy ne képződhessenek fémközi fázisokból álló széles szegélyek, II őSíliih:!..,' llógjjjhlliíl Al-Cu á 1.1 a po f d i. a g r arab a η ύ·1:||||^ίί^Ι11|ΐβρ§ fémközi fázis mutatkozik. A hegesztési sebesség, illetőleg az az idő, aráig az anyag megömiesztett állapotban van, jelentős mértékben befolyásolja a képződő .fémközi fázisok mennyiségét, ,::|jjb:i|.s'kl:hiiitj j^'S j| morfj jl|t| :| g sokáig "'tart'" ,fá. megolvasztott állapot és jelentős az át keveredés, a keletkező fázi sok a foinér ál lapot.diagram termődinami kun egyensúlyi, állapotához tartozókhoz hasonlónkká válnak, Az esetleges nagy hegesztési sebesség következtében kialakuló és „befagyó" kiegyenlítetlen állapotok egyre inkább eltűnnek. A hegeszt é si varra tokát küi ön féle páráméte r-var iác iö kho z tartozó csiszolat! képek alapján fénymikroszkópos módszerrel vizsgáltuk. Az alaposabb vizsgálathoz a mintákat políroztuk és sa vast uk > P ~ 2 kW lézerteijesitmény, 1 mm anyagbeli fókusztávolság, V ::: 3 m/pérö hegesztési, sebesség, továbbá 250 Hz ki térítési frekvencia, valamint 2,5 mm pásztázási szélesség melleit nem értünk el .kielégítő, a rézelemig tartó hegesztési mélységet. Mivel a nikkel nem keveredett bele kellőképpen az olvadékba, olyan összetételű ötvözet jött létre, amelyben repedések alakultak ki. Hasonló eredményt kaptunk, de fokozott repedés képződéssé 1, amikor P === 1,5 kW lézert el j esitményt, 1 mm anyagbeli fókusztávolságot, v - 3 m/psrc értékű hegesztési sebességet, 200 Hz kitérítés.i frekvenciát és 3,0 mm pásztázási szélességet' alkalmaztunk. ;;s: !!!!!|||rdi:ii|:l; I! Ü|ié·'2:ir^|éi:|iíc| !!!|;11||||||! ||ylb|é|l 1 ! fοKüszbeiysetek mellett j ő, gyakorlatilag repedéament es hegesztési varratot éa megfelelő hegesztési, mélységet értünk, el/ .amikor a hegesztési sebességet v -= 1,5 m/perc értékre csökkentettük., a kitéritési frekvenciát viszont 300 Hz értékre növeltük, a pásztázási szélességet pedig 2 mm értékre
csökkentettük. Ezen paraméterek esetében P ~ 2,5 kW lé sert elj esÍtmény mellett is repedésmentes hegesztési varratot és megfelelő hegesztési mélységet tudtunk elérni. P ~ 3 kW· lézerteljesitmény, 1 mm anyagbeli fókuszhelyzet; v ·«* 4 m/perc hegesztési sebesség, 200 Hz kitéritési frekvencia és 4,0 mm. pásztázási szélesség mellett a nagyobb teljesítmény ellenére az előző beállításhoz képest csökkentett, heaesztési mé.lységet értünk el a nagyobb pásztázási szélesség és hegesztési sebesség miatt. Az olvadék ötvözet-összetételének kö ve t ke z t ébe n e r ő t e .1 j e s r epedé s kép z ődé s t t apa s z t a 1 tunk, A hegesztési varrat esiszolata minden kísérletnél arany színű elszíneződést mutat, és lényegesen eltér a vöröses 'ItéizifőIliiéi EÆ ezüstös a.1 um 1 n.1 umL61, ami ..... ötvözetképződésnél kielégítő az el keveredés. A. legtöbb repedést abban az esetben tapasztattuk, amikor a hegesztési varrat mélysége neí« volt megfelező, vagyis a I 'légiéi té sj. liât rat n emillitte lÜl li'aj;! 2 E_p; : j.....$.....- 0&amp;··:·;α említett méretek esetében akkor tudunn kellő mélységű hegesztési varratot elérni, ha a hegesztési varrat 0,3 és 0,4 mm közötti mértekben, vagyis az aluminiumreteg vastagsága másfél”kétszeresérsek slflgfeleié'| mértékben nyúxrk be il:·.| rémiembe. Ekkor kielégítően nagy réztartalmu ötvözetek jönnek létre. Szék a varratok a hegesztési varrat említett mé 1 y s é g é r t ê k e i t Ő1 k e z d ve r e p e de z é earns n t e s e k < A hegesztési. mélység a hegeszteni sebességtől, 3 kitéritési frekvenciától, a pásztázási szélességtől es «*· lézertel j es itménytől f üqçi. Az említett ka.ser.m--te :vnei Konkréten-kevéssé repedezett vagy repedezésmentes nege-zs..e^i. varratokat értőnk el előnyösen 300 Hr~ig megnövelt ki térítési frekvenciák, csökkentett: (max, 2 mm értékű) pásztázási I ! £|r è 1 éé||é g|||)| valamint csökjfénifbti | (maxii 'd:.p>l :p/per pillér té'feis:...... hegesztési sebességek mellett/ míg a Lézertőljesitménynek a I 1 , Iliié s ip , S |iN köz öt t i :(§lii$|§m*§b^^ t ozt)ili:|a.'t| gyakorlatilag nem befolyásolta a repedezettséget és a hegesztési mélységet. A keletkező olvadék aiuminiumtartalmát a pásztázási szélesség és a hegesztési mélység is befolyásolja,
Az alsó rézelemig történő áthegesztés jelentős mértékben befolyásolja a képződő olvadék réztartalmát. Repedések különösen a rézben szegényebb tartományokban mutatkoznak.
Az említett 3 m/pero értékű hegesztési sebesség mellett durva fémközi fázisok és repedések képződnek a hegesztési zónában. A 2 kW értékű lézersugár-teljesítmény nyilvánvalóan nem elégséges az anyag megfelelő mélységű megolvasztásához./ illetőleg ahhoz, hogy elég magas legyen az olvadék réztartalma. Az a 1 um in ium-má t.r i xba való átmenet a nagyobb hegesztési sebesség következtében egy tinomszemcsés de keskeny diffúziós zónában végződik.
Ha a hegesztési, sebességet a felére (i,S mm/perc értékre) csökkent jük, a fajlagos s za.kasztéi j esi tmény megkétszereződik# és ily módon a réz lényegesen nagyobb mélységben tud bediffundáiódni az alumíniumba. Mi g a hegesztési olvadéktól ki induló átmenetnél dendrites növekedési st.ru ttú.ráK mutatkoznak, sz alumiuiiumhoz való átmenetnél naióxatos szerkezet alakul ki. A morfológiai“ és anyagvizsgálatokat raszter-elektronmikroszkóppal (RÉM/ uhOn é3üo) es energ iád.tszperzív röntgenmikroszkóppal (EDX# SüTW-detektor ira. EDAX, gerjesztési feszültség: 20 keV, munkatavo.1 ság ; i7 mm, mérési idő: .1 perc) végeztük el, Ezek a struktúrák a fénymikroszkópban abban különböznek egymástól, hogy a maratott csiszolat képén különféle szürkeségi értékek észlelhetők. Annak feltételezése meliert, hogy a degeszs-e^i folyama^ cru.án különböző (fémközi} fázisok képződnek, az alumínium-mátrixban kialakuló kisebb nagyságrendű finom elágazások jó beágyazódást biztosítanak a duktills alumlnium-mát rixfca, .ami csökkenti a r e p e de z é s e k k 1. alak u 1 á s á n a k v e s z è 1 y é t.
Ha 1,5 kW értékre csökkent jak a lézersugár teljesítményét, a 2 tarn-re.1 kisebb pásztázási szélesség és a felére (1,5 m/perc értékre) csökkentett hegesztési sebesség több mint kiegyenlített lesz . Követ kezesképpen lényegesen megnő a rételembe történő áthegesstés mélysége, és rézben gazdagabb lesz az olvadék összetétele< h hegesztési varrat és az alumíniumréteg közötti átmeneti •tartományban: mintegy 80 at.% Cu-*t és 16,3 at% AJL-t tartalmazó összetételt mutattunk ki. Ez a 2, ábra szerinti állapotdiagramban a Cu-gazdag vegyemkristály-tartomány határán van, -vagyis- nincs jelen fokozott ridegségn fémközi fázis, &amp; .nikkeltartalom emellett elhanyagolható {lásd a 3. ábrát). Ä rézben, gazdag olvadékfürdő és az alumin 1 umréteg közötti dendrites zóna összetétele EDX mérések tanúsága szerint 22 at% aluTa.ln.ium és 44 a.t% réz, tehát az arány 1:2, ami rideg fémköz. 1 θ-fázisra utal (lásd a 2, ábrát} . A 33 at% oz:Ígéri tart alom mindeneset, re igen magas. Feltételezve, hogy a hegesztésnél i|jrnógflÉéiől védőgáz||||||Gsi|tékáj|||| állt lllléndeikezésre, j||á'|| ||! ^ir|:.iS.:X<síTvn.-aí< !ίίί|||ί|ίί·|' és .iddfibyagak passzív rétegeiből kiiiill származnia . ézlj;d:rdÍaÍÍd.lokl .dfin Iá helyéh||Íipl.hanyago-l:|tát|Öllli Iliid lj| a 3. ábráit) , .If f)tfiáiúllriiumfitörténő áthegesztés peremzonájában 1|||: at% aluminium és 52 at% réz mennyiséget, tehát 1:5 at óraarányt .iipékitőbkf·) ( (ddill'megkökői itőleg § eutakti kus összetételre utal ( 2f|||: ábra). Az oxigéntartalom ebben a tartományban is igen magas, a nikkeltartalom pedig elhanyagolható (3, ábra), A hegesztési varrat belsejében a rézben gazdag tartomány irányában az aluminium, és a réz atomaránya 40:57, ami fémköri (2 és rj2 fázisokra utal (2, ábra). Egy rézben még gazdagabb belső tartományban 1.1:84 Al-nCu atomarány t ráértünk, ami «2 fázisra utal (2. Ábra). Ezek a tartományok oxí génment esek. vagy otigénssegényeky a nikkeltartaiam pedig elhanyagolható (3-, ábra).
Iroda Ιοτα; [1] tm io 2004 009 tsi m [2] binaries Bhasendingram MmCu; à2tti2imafci28iimd223àm;. ±20sioie<d/phgt (Stand 28.07,2014} [3] landolt-Bor n,s te in,, skew Serins IV/11-Mî M.mL/2b22,a,;,,afellnge4mLeriMs^co4ll2QCs/p22/l 091S8077 - htïïd. V 2222221122^ (Stand; 28,07.2014
Hivatkosáéi jelok jegyzéke; 1 a Xtuö 1 ninrrl eme z 2 rété lore 3 rézlemez 4 hegesztési varrat 8 n r kkelbevonat € lézersugár

Claims (3)

  1. .1, Anyagzáró kötés aluminium és réz között, amely rendre rézelemből (2) r aluminiumrétegből (1) és esen fel fekvő rézrétegbol (3) álló rétegezett szerkezetet foglal magában, azzal jellemezve, hogy a szerkezet legalább egy, a rézréteghez kapcsolódó hegesztési, varratot (4) tartalmaz, és a hegesztési varrat a réz rétegen és az aluminxumrétegen át a rezei envi g terjed, 2. hz 1. igénypont szerinti any&amp;gzáxó kötés, azzal 3β11«βΜ»*ν*, hogy az aluminiuraréteget (1) aluminiumleme« képezi és/vagy a rézreteget (3) az aXuminiumrétegze felvitt fólia vagy bevonat alkotja.
  2. 3, Az 1. vagy 2. igénypont szerinti anyagzáró kötés, amely a rézrétegnek (3) az alumíniumrétegt ői távolabbi oldalán nikkelből kialakított további réteget (5) foglal magában, 4« Az előző igénypontok valame1ylke szerinti anyagzáró kötés, azzal jel Xame&amp;v®, hogy a hegesztési varrat. (4) a rézrétegen (a) hegesztési vonalat követően van létrehozva. o. A 4. igénypont. szerinti anyag záró kötés, azzal Zallmxv*, hogy a hegesztési vonal egy középvonalat követő I óikiíikip ifbbái mfllf;ép:' ^'ÉPí Ivétféliotyá::21
  3. 6. Eljárás anyagzáró kötés létrehozására aluminium és réz között, amelynek, során a következő eljárási lépéseket hajtjuk végre ; aj réz-elemet (2), alumí ninmré fcege t (1) és réz réteget í 3) kés zi tünk elő, y;M||!!i ;. i a :|:|ί||:ίΐ 1® r:élÍ|pÍ fíiki I if 1|® 'll:,a Æ .1:11'ern r ^ r,. ::||I1||1I rézreheget pedig ráhelyezzük az a 1 aminiumrétegre, és í.l.y módon rétegezett szerkezetet hozunk létre# azzal jellemezve# hogy c) a rézeiemet, az aiumíniumréteget és a rézréteget a rézrétegre ható hőforrás (6) a lka .Ima zásával lokálisan osszehegesztjük# éspedig a rézrétegen és az a.luminiumrétegen át a rézé leniig terjedő hegesztési varrat ( 4 ) létrehozásával 7. h 6« igénypont szerinti eljárás# azzal jellem«»*»# hogy a hőforrásként lézersugarat (6) alkalmazunk. 8. i\ 6. vagy 7. igénypont szerinti eljárás# azzal jellemezve, hogy a .lokális összehegesztés a hőforrásnak a rézrétegen egy hegesztési vonal mentén alkalmazott sorozatos j|iha|;flij 1®g::áh ,j||ftin 11| èsjjajjheges ztési...........f|$raρ|'ρ|jiégésztég1mMí 9. A 6. igénypont, szerinti eljárás# azzal j«lX«m»sve, hogy a hőforrást a rézréteg egy középvonala mentén 150 és 500 Hz k ο z ö 11 i k .11 é r i t é s i £ r e k v e n c i a v a 1 c 1 k 1 i k u s a η o s z e 11.1 á .11. a t j uk# és ily módon periodikusan hullámzó hegesztési vonalat iliezihlJ ! 10. A 6-9. igénypontok valamelyike szerinti eljárás# azzal j«ll©j»e*v», hogy a hőforrást puIcáivá hat tatjuk a rézrétegre.
HUE15001164A 2014-07-30 2015-04-21 Anyagzáró kötés alumínium és réz között, továbbá eljárás ennek létrehozására HUE034600T2 (hu)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014110777.2A DE102014110777B4 (de) 2014-07-30 2014-07-30 Stoffschlüssige Verbindung zwischen Aluminium und Kupfer sowie Verfahren zur Herstellung derselben

Publications (1)

Publication Number Publication Date
HUE034600T2 true HUE034600T2 (hu) 2018-02-28

Family

ID=53180488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HUE15001164A HUE034600T2 (hu) 2014-07-30 2015-04-21 Anyagzáró kötés alumínium és réz között, továbbá eljárás ennek létrehozására

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160031042A1 (hu)
EP (1) EP2995414B1 (hu)
DE (1) DE102014110777B4 (hu)
HU (1) HUE034600T2 (hu)
PL (1) PL2995414T3 (hu)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3216552B1 (en) * 2016-03-09 2018-12-12 NGK Spark Plug Co., Ltd. Laser welding methods, method of manufacturing a welded body, method of manufacturing electrode for spark plug, and method of manufacturing spark plug based on such laser welding methods
US11148226B2 (en) * 2016-07-14 2021-10-19 GM Global Technology Operations LLC Multi-beam laser spot welding of coated steels
JP6681543B2 (ja) 2016-07-21 2020-04-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 溶接金属部材とその溶接金属部材を有する電池
EP3746268A1 (en) 2018-01-30 2020-12-09 Milwaukee Electric Tool Corporation Power tool
CN108838541B (zh) * 2018-09-14 2020-07-24 苏州大学 一种汽车用冷轧钢板的激光焊接方法及其焊接接头
CN109079324A (zh) * 2018-09-30 2018-12-25 大族激光科技产业集团股份有限公司 白铜的激光焊接方法
HUE057988T2 (hu) * 2018-11-14 2022-06-28 Rogers Bv Eljárás gyûjtõsín elõállítására és az így készített gyûjtõsín
CN220783770U (zh) 2020-08-07 2024-04-16 米沃奇电动工具公司 在工具中使用的压接头
CN113634893A (zh) * 2021-08-13 2021-11-12 远景动力技术(江苏)有限公司 铜采样端子与铝极耳的焊接方法、电池
CN114833446B (zh) * 2022-04-29 2024-04-30 三一技术装备有限公司 电池全激光焊接制造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004009651B4 (de) * 2004-02-27 2008-10-09 BLZ Bayerisches Laserzentrum Gemeinnützige Forschungsgesellschaft mbH Verfahren zum Schweißen artungleicher metallischer Fügepartner, insbesondere von Aluminium-Kupfer-Verbindungsstellen
EP1779962A4 (en) * 2004-08-09 2011-06-29 Nec Corp WELDING METHOD OF FINE PLATES OF DIFFERENT METALS, JOINING BODY OF FINE PLATES OF DIFFERENT METALS, THE ELECTRICAL DEVICE AND THE ELECTRICAL MOUNTING OF THE DEVICE
JP2010075967A (ja) * 2008-09-26 2010-04-08 Nec Personal Products Co Ltd 異種金属の溶接方法
DE102010039893A1 (de) * 2010-08-27 2012-03-01 Robert Bosch Gmbh Fügekörper und Verfahren zur Herstellung eines Fügekörpers

Also Published As

Publication number Publication date
US20160031042A1 (en) 2016-02-04
EP2995414A1 (de) 2016-03-16
DE102014110777B4 (de) 2016-08-18
DE102014110777A1 (de) 2016-02-04
EP2995414B1 (de) 2017-07-05
PL2995414T3 (pl) 2017-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HUE034600T2 (hu) Anyagzáró kötés alumínium és réz között, továbbá eljárás ennek létrehozására
EP3448622B1 (en) Method of visible laser beam welding of electronic packaging, automotive electrics, battery and other components
US8093531B2 (en) Method of energy beam welding aluminum to titanium
US9735413B2 (en) Battery pack tab welding method
JP5160201B2 (ja) はんだ材料及びその製造方法、接合体及びその製造方法、並びにパワー半導体モジュール及びその製造方法
US9944048B2 (en) Laser-bonded component and production method for same
CN103079744B (zh) 铝系金属的接合方法
JP6681543B2 (ja) 溶接金属部材とその溶接金属部材を有する電池
JPWO2006016441A1 (ja) 異金属薄板の溶接方法、異金属薄板接合体、電気デバイスおよび電気デバイス集合体
US20120302107A1 (en) Method for producing an electrically conductive connection
JP4765853B2 (ja) 半導体装置の製造方法
DE102012110542B4 (de) Selbstaktivierender Dünnschichtgetter in reaktiven Mehrschichtsystemen
FI108376B (fi) Menetelmõ sõhk÷õjohtavan liitoksen muodostamiseksi
JP2008205058A (ja) 半導体装置
US11173570B2 (en) Metal-joining structure and method for manufacturing metal-joining structure
JP5569261B2 (ja) リード部材及びリード部材の製造方法
JP2020097039A (ja) 異種金属部材の重ね溶接方法
Harati et al. Laser welding of aluminum battery tab to variable Al/Cu busbars in Li-ion battery joint
JPS6325502B2 (hu)
JP2012094643A (ja) 半導体装置及びその製造方法
Zubiri et al. Welding optimization of dissimilar copper-aluminum thin sheets with high brightness lasers
JPH05290646A (ja) 複合超電導導体
JPH02247094A (ja) アルミニウムパッケージの製法
CN116780119A (zh) 接合体的制造方法、接合体、电池模块及电池组
KR20230090328A (ko) 금속 스트립 및 금속 스트립의 제조 방법