【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于异种金属焊接，具体涉及一种zn箔作中间反应层的al/cu超声波焊接方法。
技术介绍
1、随着全球能源及环境问题变得日益突出，汽车产业正积极向节能环保的混合动力和新能源汽车转变。锂离子电池作为新能源汽车主要的动力源，是新能源产品发展的重要趋势。然而，铜作为电力及电子行业常用的导热、导电金属，储量却较少并且价格昂贵。因此，研发制造高能量密度、高效率和长寿命的锂离子电池需要替代铜的材料。
2、在这一领域，铝以及铝合金因为价格低廉、密度轻、导热导电性良好，储量较多而得到了广泛的关注。而铝/铜异种材料不仅可以满足锂离子电池性能要求，而且符合产品轻量化的发展趋势。铝合金在锂离子电池中作为极耳、极片和正负极集流体的材料得到广泛应用，同时在集成芯片的基体和连接线的制造过程中，也不可避免地需要焊接铝/铜薄板及多层薄板。而铝/铜异种焊接的性能和质量对电子器件的整体性能和使用寿命等方面具有重要影响，因此，实现良好可靠的铝/铜异种焊接对于锂离子电池和电容器装配十分重要。
3、由于铝和铜材料的热物理性能差异较大，要实现它们之间良好的连接是相当困难的。传统的熔化焊会导致铝和铜接头产生气孔、杂质和金属间化合物等缺陷。固相焊接方法能够减少金属间化合物的产生，特别适用于铝和铜异种材料的焊接。然而，搅拌摩擦焊、摩擦焊、爆炸焊等方法操作复杂，不适用于电子器件中铝和铜薄板及多层板的焊接。超声波焊接技术是一种节能环保的固相焊接方法，操作简单且焊接时间短，适用于高导电、导热材料的焊接。由于焊接温度低，超声波焊接技术能够很好地抑制金属间
4、文献effect of welding energy on interface zone of al-cu ultrasonicwelded joint,sci.technol.weld.join.18(2013)354-360.利用超声波焊接，在不同的焊接参数下进行了铝/铜异种接头的焊接实验。试验研究了焊接能量对铝/铜超声焊接接头强度、失效行为和微观组织的影响。结果表明，接头强度最初随着焊接能量的增加而增加，在1000j时达到最大值，然后显著下降。这是因为在较低的能量下，焊接界面处出现了漩涡状结构，导致材料之间的机械锁合。然而，在过高的能量下，界面处形成了空腔缺陷和脆性金属间化合物(al4cu9)，该脆性金属间化合物的生成是导致接头强度下降的最主要因素。金属间化合物的存在会影响接头强度，同时也会增加铝/铜异种金属接头的阻抗，导致电器设备产热和电力损耗增加，进而影响电器设备的使用寿命。因此，有必要提出一种能够避免金属间化合物生成的铝/铜异种金属超声波焊接方法，以提高铝/铜异种金属焊接件的强度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种zn箔作中间反应层的al/cu超声波焊接方法，通过在高功率超声波焊接过程中采用zn箔作为过渡层来调控连接界面化合物种类及形成，避免铝-铜系脆性金属间化合物的产生，进一步提升接头性能。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种zn箔作中间反应层的al/cu超声波焊接方法，包括如下步骤：
4、步骤一：取铝合金板、紫铜板及zn箔进行表面处理，备用；
5、步骤二：按“铜上铝下”的搭接方式将处理后的铝合金板、紫铜板搭接，并将zn箔置于两者待焊接界面处，固定；
6、步骤三：对步骤二所得待焊接件进行超声波焊接，冷却即得。
7、作为优选，步骤一所述铝合金为7075-t6铝合金，所述紫铜为t2紫铜。
8、作为优选，步骤一表面处理为采用金相砂纸打磨表面，最后还需浸入无水乙醇中超声清洗。
9、作为优选，步骤二还包括在紫铜板表面加工测温孔，所述测温孔的深度尽可能靠近焊接面。
10、作为优选，还包括将k型热电偶的温度感应触点插入所述测温孔中固定。
11、作为优选，步骤三所述超声波焊接的参数为：焊接能量500-2000j，焊接振幅9-13μm，焊接压力0.3-0.5mpa，焊接频率20khz。
12、焊后测试分析步骤：利用sem+eds+xrd对接头界面处的微观组织成分进行定性和定量分析，采用k型热电偶对界面热循环曲线进行在线采集，最后使用万能试验拉伸机对接头剪切性能进行测量。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
14、1、在相同的焊接工艺参数下，添加zn箔作为中间层的焊接接头，可以阻碍连续的脆性金属间化合物(al2cu)生成，并形成大量的固溶体和共晶组织，这些固溶体和共晶组织有效的提高了接头的拉伸性能。
15、2、在相同的焊接工艺参数下，添加zn箔作为中间层的焊接接头，其界面峰值温度较未添加中间层的界面更高，更有利于焊接过程。
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1.一种Zn箔作中间反应层的Al/Cu超声波焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的Zn箔作中间反应层的Al/Cu超声波焊接方法，其特征在于，步骤一所述铝合金为7075-T6铝合金，所述紫铜为T2紫铜。
3.根据权利要求1所述的Zn箔作中间反应层的Al/Cu超声波焊接方法，其特征在于，步骤一表面处理为采用金相砂纸打磨表面，最后还需浸入无水乙醇中超声清洗。
4.根据权利要求1所述的Zn箔作中间反应层的Al/Cu超声波焊接方法，其特征在于，步骤二还包括在紫铜板表面加工测温孔，所述测温孔的深度尽可能靠近焊接面。
5.根据权利要求4所述的Zn箔作中间反应层的Al/Cu超声波焊接方法，其特征在于，还包括将K型热电偶的温度感应触点插入所述测温孔中固定。
6.根据权利要求1所述的Zn箔作中间反应层的Al/Cu超声波焊接方法，其特征在于，步骤三所述超声波焊接的参数为：焊接能量500-2000J，焊接振幅9-13μm，焊接压力0.3-0.5MPa，焊接频率20kHz。
【技术特征摘要】
1.一种zn箔作中间反应层的al/cu超声波焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的zn箔作中间反应层的al/cu超声波焊接方法，其特征在于，步骤一所述铝合金为7075-t6铝合金，所述紫铜为t2紫铜。
3.根据权利要求1所述的zn箔作中间反应层的al/cu超声波焊接方法，其特征在于，步骤一表面处理为采用金相砂纸打磨表面，最后还需浸入无水乙醇中超声清洗。
4.根据权利要求1所述的zn箔作中间反应层的al/cu超...
【专利技术属性】
技术研发人员：马国红，肖淋鸣，张丹，周永强，聂龙华，陈文忠，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：
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