一种铜铝复合焊接方法技术

本发明专利技术涉及一种铜铝复合焊接方法。本发明专利技术要解决的技术问题是提供一种焊接成功率高的铜铝复合焊接方法。本发明专利技术采用的技术方案:步骤一：取一块铜块和铝块均裁切成所需的大小，将所述铜块的焊接面磨平和所述铝块的焊接面磨平；步骤二：将所述铜块的焊接面和所述铝块的焊接面均匀的涂上助焊剂并将所述铜块的焊接面和所述铝块的焊接面进行整合；步骤三：固定在机器的模具上；步骤四：进行加压，使得所述助焊剂排出并一直保持压力直至焊接结束；步骤五：将温度一次性升到540℃—580℃范围内，并一直保持所述温度范围直至焊接结束。本发明专利技术的优点在于：能进行铜和铝的大面积焊接，焊接的流程少，焊接成型时间短，焊接成本低。焊接成本低。焊接成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种铜铝复合焊接方法


[0001]本专利技术涉及一种铜铝复合焊接方法。

技术介绍

[0002]铜是一种具有优良导电导热性能的金属，广泛应用于各行各业。由于铜的密度较高，用铜制作的产品重量较重，这给铜产品的运输和使用带来了很大的不便。尤其是随着铜资源的严重短缺，使铜原料的采购成本居高难下。铝的导电导热性能仅次于铜的金属，虽然它的导电能力只有铜的三分之二，但密度只有铜的三分之一。因其重量较轻，常被电力工业和电子工业选用。尤其是铝资源丰富、储量大、分布广、价格低廉，只相当于铜价的四分之一，而且铝具有同样优良的耐腐蚀和柔韧性, 因此铜铝复合材料在工业领域中应用非常广泛，特别是在电力金具中。
[0003]因为铜、铝的熔点相差约400℃，直接焊接会破坏铝的晶相，导致铝的脆性增加、延展性降低，导致铜铝焊接处脆化、虚焊且极易产生裂纹和裂口。
[0004]目前市场上传统的铜铝焊接方法有以下几类：1用挂锡和熔锡的方法焊接铜铝，这种方法成型不好，没有很好的强度，由于锡的熔点低又不能焊接在高温工作下的工件，所以此种工艺只适合低温条件下的小工件上使用(只适用于多股铜线和小规格铝漆包线的焊接)，很难应用到铜排等较大体积的产品生产中； 2用闪光焊、摩擦焊、超声波焊等焊接方法焊接铜铝，焊接出来的接头脆性大,易产生裂纹且焊缝易产生气孔，焊接起来的工件难免出现断裂，出现断裂后就可能使导电体断路、使管道泄露，所以往往达不到实际生产中要求的效果。3用钎焊把铜和铝焊接在一起，通过钎焊工艺把钎料作为中间介质把铜和铝焊接在一起(实际上是发生冶金反应，钎料通过毛细作用渗入铜材和铝材分子结构中)，焊接后接头成型较好，抗拉抗剪性能及导电性耐腐蚀性较好，是目前常用的铜铝焊接方法，这种方法对于铝块和铜块的面积有较大限制，如果要焊接大面积的铝块和铜块则需要的机器体积非常大，成本非常高，而且只要在铜块厚度占比百分之10，铝块厚度占比百分之90的时候焊接出来的成品稳定性高，再对多余的铝进行切掉，超过该比例就会不稳定导致虚焊等问题，所以对于焊接材料也有较多的要求。
[0005]因此如何提高铜铝焊接的成功率，提高生产效率，实现铜块和铝块的大面积焊接，降低生产成本，一直是该领域的企业都在绞尽脑汁研发的方向。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术要解决的技术问题是提供一种成本低、焊接成功率高的铜铝复合焊接方法。
[0007]本专利技术铜铝复合焊接方法采用的技术方案: 其特征在于：步骤一：取一块铜块裁切成所需的大小，再取一块铝块裁切成所需的大小，将所述铜块的焊接面磨平和所述铝块的焊接面磨平；步骤二：将所述铜块的焊接面和所述铝块的焊接面均匀的涂上助焊剂并将所述铜
块的焊接面和所述铝块的焊接面进行整合；步骤三：将整合好后的所述铜块和所述铝块固定在机器的模具上；步骤四：进行加压，使得所述助焊剂排出并一直保持压力直至焊接结束；步骤五：进行加温，将温度一次性升到540℃—580℃范围内，并一直保持所述温度范围直至焊接结束；步骤六：进行焊接。将步骤五所述温度一次性升到560℃，并一直保持所述温度为560℃直至焊接结束。
[0008]步骤一所述铜块的焊接面与所述铝块的焊接面均通过磨床磨平，所述铜块的焊接面表面粗糙度和所述铝块的焊接面表面粗糙度均小于或等于RA0.2。
[0009]步骤三所述整合好后的所述铜块和所述铝块为所述铜块置于铝块的正下方。
[0010]步骤二所述助焊剂包括下列重量份组成：氟铝酸钾： 10份；有机酸： 10~25份；有机酸系非离子表面活性剂： 9~11份；溶剂： 10~20份；成膜剂： 5~15份；三乙醇胺： 2~8份。
[0011]本专利技术铜铝复合焊接方法的优点在于：能进行铜和铝的大面积焊接，并且铜的厚度和铝的厚度可以任意比例无焊接要求，跟传统焊接工艺相比，其焊接成型无需添加其他过渡材料，焊接的流程少，焊接成型时间短，焊接成本低，焊接的稳定性高，焊接成型后的铜铝合金其抗拉抗弯性能优良，导电性能佳。
附图说明
[0012]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0013]图1是本专利技术铜块与铝块的分开状态图；图2是本专利技术铜块与铝块的整平状态图；图3是本专利技术铝合金表面涂有助焊剂的情况下不同吨位液压机加压与铝开始熔化温度变化关系图；图4是本专利技术在保压以及助焊剂因素下随温度变化铜铝共晶层形成时间关系图；图5是本专利技术采用常规方式焊接的铜铝块破坏性实验测试图；图6是本专利技术采用铜铝复合焊接方法的铜铝块破坏性实验测试图；图7是本专利技术实施例的铜块与铝块的分开状态图。
具体实施方式
[0014]如图1、如图2所示，本专利技术涉及的铜铝复合焊接方法，包括步骤一：取一块铜块1裁切成所需的大小，再取一块铝块2裁切成所需的大小，将所述铜块1的焊接面3和所述铝块2的焊接面4通过磨床磨平，所述铜块1的焊接面3表面粗糙度和所述铝块2的焊接面4表面粗糙度均小于或等于RA0.2，这样能使得所述铜块1的焊接面3和所述铝块2的焊接面4尽可能
的平整没有瑕疵以便减少焊接缺陷。
[0015]步骤二：将所述铜块1的焊接面3和所述铝块2的焊接面4均匀的涂上助焊剂5并将所述铜块1的焊接面3和所述铝块2的焊接面4进行整合，所述助焊剂5主要用于消除金属表面的氧化膜，降低被焊接材质表面张力，促进铜块和铝块焊接的作用；步骤三：将整合好后的所述铜块1和所述铝块2固定在机器的模具上；步骤四：进行加压，使得所述铜块1和所述铝块2能紧密接触，所述铜块1和所述铝块2之间一直保持压力直至焊接结束，保压使得在焊接的过程中通过挤压将铜块1的焊接面3的内部杂质，铝块2的焊接面4的内部杂质通过助焊剂5从焊接的中心慢慢向外排出；步骤五：进行加温，将温度一次性升到540℃—580℃范围内，并一直保持所述温度范围直至焊接结束，此温度范围能有效使得铝块2的焊接面4熔化，并实现铜块1和铝块2之间的焊接；如图3所示，该图为铝合金表面涂有助焊剂的情况下不同吨位液压机加压与铝开始熔化温度变化关系的实验数据图，铝的熔点约为660℃，在理论情况下是需要将温度升至660℃，铝才开始熔化，但是由于保压以及助焊剂的因素，实际生产实践中将温度升至500℃以上时铝块2的焊接面4就已经开始熔化，并与铜块1的焊接面3之间形成铜铝共晶层，因为铜铝共晶层的延展性和抗拉强度低，如果铜铝共晶层过厚则会导致铜块与铝块之间虚焊，但是由于保压的作用，一旦在焊接中心形成铜铝共晶体，多余的铜铝共晶体能及时随着助焊剂5被挤压而出，这使得焊接最终形成的铜铝共晶层比较薄，因此大大提高了焊接成功率，焊接后的成品性能优良。
[0016]铜铝共晶层的熔点在500℃左右，当温度低于500℃铜块1和铝块2之间是焊接不上的，当温度高于600℃时，由于保压以及助焊剂的因素，铝块2会全部熔化，会严重破坏铝的性能且焊接的时间大大提高，故超过600℃焊接效果不佳，因此在温度保持在540℃—580℃范围内，打破了传统需要将铝加热到660℃才能熔化的认知（一般人在铜铝焊接时由于理论的认知，通常会将温度加热到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜铝复合焊接方法，其特征在于：步骤一：取一块铜块（1）裁切成所需的大小，再取一块铝块（2）裁切成所需的大小，将所述铜块（1）的焊接面（3）磨平和所述铝块（2）的焊接面（4）磨平；步骤二：将所述铜块（1）的焊接面（3）和所述铝块（2）的焊接面（4）均匀的涂上助焊剂（5）并将所述铜块（1）的焊接面（3）和所述铝块（2）的焊接面（4）进行整合；步骤三：将整合好后的所述铜块（1）和所述铝块（2）固定在机器的模具上；步骤四：进行加压，使得所述助焊剂（5）排出并一直保持压力直至焊接结束；步骤五：进行加温，将温度一次性升到540℃—580℃范围内，并一直保持所述温度范围直至焊接结束；步骤六：进行焊接。2.根据权利要求1所述的铜铝复合焊接方法，其特征在于：将步骤五所述温度一次性升到56...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑祥浩，郑晓宇，
申请(专利权)人：金锢电气有限公司，
类型：发明
国别省市：