Ａｌ合金Ａｌ－Ｃｕ瞬间液相扩散连接方法技术

本发明专利技术涉及一种Ａｌ合金Ａｌ－Ｃｕ瞬间液相扩散连接方法：步骤１．工件焊前处理，将加工成型后的铝合金部件表面经过机械加工，并在丙酮中进行超声清洗去除油污等杂质；步骤２．中间层制备，首先在铝合金表面采用电镀方式预置厚度为３－１０μｍ的Ｃｕ镀层；步骤３．将待连接工件组按要求的接头方式放置到钎焊炉中，并在试样上方施加配重块，配重块重量需要跟据钎焊接头面积来确定，一般以提供连接面０．０２ＭＰａ压力的重量为准则；加热工件至５５０～５６０℃温区内，进行保温１～１０ｍｉｎ；关闭加热，试样随炉冷却至２００℃以下取出试样，在空气中冷却至室温，即完成连接；连接环境要求：真空度≥４×１０－３Ｐａ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铝合金精密器件的连接技术，尤其涉及一种Al合金Al-Cu瞬 间液相扩散连接方法，属于扩散连接

技术介绍
随着武器装备的轻量化及技战术指标的提高，铝合金薄壁复杂构件在军工行业应 用越来越广泛。X波段行列馈、高效液冷模块等铝合金薄壁复杂构件采用钎焊成型时存在 一定的问题，钎焊时圆角R不易控制，局部钎料易部分堵塞液冷流道或流淌在微波构件内 腔表面，降低构件性能指标，影响构件成品率。针对以上搭接结构类薄壁复杂构件采用扩散焊接成型时，液相扩散焊接液相量很 少，不会堵塞流道或影响内腔表面质量，圆角R基本不存在，薄壁复杂构件材料可选6061、 6063、3A21铝合金。瞬时液相扩散连接方法，通过液相的作用使扩散加速，液相中降低熔点 的元素迅速向基体扩散，使得结合界面化学成分明显改变，相平衡中的液相减少，导致在一 定温度下保温一段时间结合界面实现等温凝固，经过等温凝固、固相成分均勻化，最后得到 与母材化学成分和组织均勻一致的接头并获得连续的接合面组织，属于一种新型的精密扩 散连接技术。液相扩散焊接中液相形成的方法、相关的连接工艺规范和形成的中间反应产物直 接决定着构件的连接性能及形位公差，目前的已有技术中连接性能及形位公差均不是非常 理想，通过新的工艺技术希望能提高连接性能、减少连接变形、控制焊缝圆角，从而大力推 动其在铝合金精密构件的应用。
技术实现思路
所要解决的技术问题针对现有铝合金精密构件焊接技术存在的不足，本专利技术提出一种综合性能好、钎缝组织致密(焊合率可达到90%以上)、连接强度高，连接温度低、残余应力小、连接变形小、圆 角尺寸小的。技术方案一种，包括以下步骤步骤1.工件焊前处理，将加工成型后的铝合金部件表面经过机械加工，并在丙酮中进 行超声清洗去除油污等杂质；步骤2.中间层制备，首先在铝合金表面采用电镀方式预置厚度为3-10 μ m的Cu镀层；步骤3.将待连接工件组按照要求的接头方式放置到钎焊炉中，并在试样上方施加配 重块，以实现连接过程中表面的可物理接触，配重块重量需要跟据钎焊接头面积来确定，以提供连接面0. 02MPa压力的重量为准；加热工件至550 560°C温区内，进行保温1 IOmin ；关闭加热，试样随炉冷却至200°C以下取出试样，在空气中冷却至室温，即完成连 接；上述过程所述连接环境的具体要求为真空度彡4X IO-3Pa0所述的步骤2中Cu镀层的厚度为5 μ m。所述的步骤3中加热工件温度为552°C。所述的步骤3中的焊接保温时间为5min。所述的焊接真空度为3X 10_3Pa。有益效果本专利技术由于中间层采用电镀形式施加，中间层厚度均勻，避免了手工涂抹钎料的不均 勻缺点，焊接成型美观。连接过程中压力极小，连接温度较低，母材变形极小，焊接精度高， 适合于高精度构件的连接。形成的中间反应物为Al-Cu共晶，焊缝连接强度高，综合性能良 好。该方法适用的接头形式多样，可以采用对接、搭接、T型接头等任意形式。可以达到的 性能指标接头钎透率(焊合率)^ 90% ；接头抗剪强度》SOMpa ；圆角尺寸R<0. 1mm。附图说明图1是6063铝合金Al-Cu共晶瞬时液相扩散连接器件照片； 图2是6063铝合金Al-Cu共晶瞬时液相扩散连接焊缝组织照片。具体实施例方式本专利技术铝合金的连接采用炉中钎焊，其核心技术为采用Cu作为中间层，利用扩散 形成的Al-Cu 二元共晶体作为液相来填充焊缝。本专利技术中是将中间层Cu放置在待连接材 料连接表面之间；在刚超过Al-Cu共晶的温度(548°C)下加热保温，中间层及母材元素相 互扩散，由于达到Al-Cu 二元共晶浓度而液化，从而形成一层薄的液相中间层；液体填充待 连接材料表面之间的空间，随着溶质原子向母材中继续扩散，发生等温凝固；等温凝固结束 后，没有残留液相存在的痕迹，形成了和母材成分基本相似的连接接头。本专利技术是通过以下步骤实现的步骤1.工件焊前处理，将加工成型后的铝合金部件表面经过机械加工，并在丙酮中进 行超声清洗去除油污等杂质。步骤2.中间层制备，首先在铝合金表面采用电镀方式预置厚度为3-10 μ m的Cu镀层。步骤3.将待连接工件组按照要求的接头方式放置到钎焊炉中，并在试样上方施 加配重块，以实现连接过程中表面的可物理接触，配重块重量需要跟据钎焊接头面积来确 定，一般以提供连接面0. 02MPa压力的重量为准则。加热工件至550 560°C温区内(任意 温度)，进行保温1 lOmin。关闭加热，试样随炉冷却至200°C以下取出试样，在空气中冷 却至室温，即完成连接。本实施方式所述连接环境的具体要求为真空度》4X IO-3Pa0下面以采用Al-Cu 二元共晶作为瞬时液相焊接6063铝合金器件为例，结合附图 1 2对本专利技术做进一步说明。实施例6063铝合金构件瞬时液相扩散连接将预焊器件的部件先镀铜，镀层厚度在5 μ m，焊接温度552°C，焊接真空度3X10_3Pa， 压力0. 02MPa，焊接保温时间5min。产品照片如图1所示，产品焊缝组织照片如图2所示， 器件尺寸及钎缝圆角检测均满足要求。虽然本专利技术已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本专利技术，任何熟悉 此技艺者，在不脱离本专利技术之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本专利技术的保护 范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。权利要求1.一种，其特征在于包括以下步骤步骤1.工件焊前处理，将加工成型后的铝合金部件表面经过机械加工，并在丙酮中进 行超声清洗去除油污等杂质；步骤2.中间层制备，首先在铝合金表面采用电镀方式预置厚度为3-10 μ m的Cu镀层；步骤3.将待连接工件组按照要求的接头方式放置到钎焊炉中，并在试样上方施加配 重块，以实现连接过程中表面的可物理接触，配重块重量需要跟据钎焊接头面积来确定，一 般以提供连接面0. 02MPa压力的重量为准则；加热工件至550 560°C温区内，进行保温 1 IOmin ；关闭加热，试样随炉冷却至200°C以下取出试样，在空气中冷却至室温，即完成 连接；上述过程所述连接环境的具体要求为真空度≥4X IO-3Pa02.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的 步骤2中Cu镀层的厚度为5 μ m。3.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的 步骤3中加热工件温度为552°C。4.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的 步骤3中的焊接保温时间为5min。5.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的 焊接真空度为3X10_3Pa。全文摘要本专利技术涉及一种步骤1.工件焊前处理，将加工成型后的铝合金部件表面经过机械加工，并在丙酮中进行超声清洗去除油污等杂质；步骤2.中间层制备，首先在铝合金表面采用电镀方式预置厚度为3-10μm的Cu镀层；步骤3.将待连接工件组按要求的接头方式放置到钎焊炉中，并在试样上方施加配重块，配重块重量需要跟据钎焊接头面积来确定，一般以提供连接面0.02MPa压力的重量为准则；加热工件至550～560℃温区内，进行保温1～10min；关闭加热，试样随炉冷却至200℃以下取出试样，在空气中冷却至室温，即完成连接；连接环境要求真空度≥4×10-3Pa。文档编号B23K1/008GK102000896SQ20101053本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ａｌ合金Ａｌ－Ｃｕ瞬间液相扩散连接方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤１．工件焊前处理，将加工成型后的铝合金部件表面经过机械加工，并在丙酮中进行超声清洗去除油污等杂质；步骤２．中间层制备，首先在铝合金表面采用电镀方式预置厚度为３－１０μｍ　的Ｃｕ镀层；步骤３．将待连接工件组按照要求的接头方式放置到钎焊炉中，并在试样上方施加配重块，以实现连接过程中表面的可物理接触，配重块重量需要跟据钎焊接头面积来确定，一般以提供连接面０．０２ＭＰａ压力的重量为准则；加热工件至５５０～５６０℃温区内，进行保温１～１０ｍｉｎ；关闭加热，试样随炉冷却至２００℃以下取出试样，在空气中冷却至室温，即完成连接；上述过程所述连接环境的具体要求为：真空度≥４×１０↑［－３］Ｐａ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯展鹰，曹慧丽，冯杏梅，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]