CN109822206A - 一种超薄铝-铜超声波焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属焊接技术领域，本发明提出一种超薄铝‑铜超声波焊接工艺，采用1060铝合金板作为母材，T2紫铜板作为焊件，搭接重叠超声波焊接，包括如下步骤：分别用800目和2000目的砂纸对铝合金板进行表面打磨；对进行表面打磨过的铝合金板先进行碱洗再进行酸洗，铜板酸洗，然后酒精擦拭，吹风机吹干备用；将铝合金板置于面接触夹具上，再将铜板搭接在铝合金板的上表面，搭接宽度为24‑25mm，然后使用夹具将两块板材固定；将固定在一起的板材送入超声波焊机内进行焊接，焊接参数范围如下：焊接压力25‑70Psi，焊接功率450J，焊接振幅32‑60μm，焊接时间0.26s；焊后检测分析：焊后对焊缝的外观进行查看，对焊接接头进行力学性能检测，并采用SEM对焊缝进行深度观察。

Description

一种超薄铝-铜超声波焊接工艺

技术领域

本发明涉及金属焊接技术领域，尤其涉及到一种超薄铝-铜超声波焊接工艺。

背景技术

随着科学技术和工业水平的飞速发展，具有优异性能的新材料和新结构不断得到开发和应用。将两种或两种以上的金属通过一定的加工工艺进行连接而构成一个完整的具有一定实用功能的异种金属连接结构，新形成的连接结构不仅能满足不同工作条件对材质的不同要求，而且还能节约贵重金属，降低结构整体成本，充分发挥不同材料的性能优势。因此，异种材料焊接技术越来越受到人们的关注，具有广阔的应用前景。

铝和铜由于其较高的电导率、热导率和良好的耐腐蚀性等优点，其异种金属接头在航天、电池和电子工业领域有着广泛的实际应用。正是基于Al－Cu接头这些优良的特性，从而开始逐步用于替代电气系统中的钢。同时，最近由于新能源汽车行业的蓬勃发展，其中锂电池正负极极耳(正极极耳一般为铝片，负极极耳一般为铜片)的连接亦成为了一项研究热点。

铜的熔点为1083.4℃，铝的熔点为660℃，铝铜焊接的难点在于它们的熔点相差过大，还有一个原因就是，铝铜焊接时容易形成脆硬金属间化合物，严重影响焊接接头的力学性能。在实际生产中广泛采用摩擦焊、熔化极气体保护焊、激光焊、电子束焊、压焊等实现铝/铜接头的连接，然而这些焊接方法受制于接头形式或焊接位置，工艺复杂，设备昂贵庞大，广泛地应用到工业生产当中有一定的难度。

而超声波焊接技术属于一种固相连接方法，并且更适用于蓄电池中薄板连接和多层金属的搭接。超声波焊接是在焊头静压力作用下对被焊工件施加高频机械振动，利用工件间相对摩擦运动产生的升温和塑性变形实现工件的连接，具有短时、低能及环保的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种超薄铝-铜超声波焊接工艺。

本发明的上述技术目的是用过以下技术方案实现的：

一种超薄铝-铜超声波焊接工艺，采用1060铝合金板作为母材，T2紫铜板作为焊件，搭接重叠超声波焊接，包括如下步骤：

1)分别用800目和2000目的砂纸对铝合金板进行表面打磨；

2)对进行表面打磨过的铝合金板先进行碱洗再进行酸洗，铜板酸洗，然后酒精擦拭，吹风机吹干备用；

3)将铝合金板置于面接触夹具上，再将铜板搭接在铝合金板的上表面，搭接宽度为24-25mm，然后使用夹具将两块板材固定，防止焊接过程中板材的移动；

4)将固定在一起的板材送入超声波焊机内进行焊接，焊接参数范围如下：焊接压力25-70Psi，焊接功率450J，焊接振幅32-60μm，焊接时间0.26s；

5)焊后检测分析：焊后对焊缝的外观进行查看，对焊接接头进行力学性能检测，并采用SEM对焊缝进行深度观察。

优选的，所述铝合金板的厚度为0.2mm，所述紫铜板的厚度为0.2mm。

优选的，所述铝合金板和铜板用超神波清洗，擦拭风干并立即焊接。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明能够使用适宜的工艺参数实现超薄铝铜板的搭接焊，严格控制了超薄铝铜板在焊接过程中的热变形，避免了铝铜之间产生大量的脆硬金属间化合物和焊穿的情况发生；与此同时，本发明还有效解决了超薄铝铜板的焊接工艺难，焊接成本高等问题，有效节约了生产成本，提高了生产效率；采用本发明提供的工艺进行焊接，焊缝连续美观，无咬边及焊穿的缺陷，焊接接头处拉伸强度接近母材，硬度符合要求，金属间化合物的成分也符合要求。

附图说明

图1是一种超薄铝-铜超声波焊接工艺的焊接示意图。

图2是一种超薄铝-铜超声波焊接工艺的焊接示意图的俯视图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例一

一种超薄铝-铜超声波焊接工艺，焊接母材选用1060铝合金板，规格为100*25*0.2mm，T2紫铜板作为焊件，规格为100*25*0.2mm，超声波焊机使用必能信公司的ULTRAWELDL20超声波点焊机，包括如下步骤：

S1、先后用800目粗磨砂纸和2000目细磨砂纸对铝合金板进行表面打磨，然后对处理后的铝合金板先进行碱洗再进行酸洗风干，对铜板进行酸洗后并用酒精擦拭并风干；其中，采用吹风机进行风干；

S2、将铝合金板置于面接触夹具上，再将铜板搭接在铝合金板的上表面，搭接宽度为24-25mm，然后使用夹具将两块板材固定，防止焊接过程中板材的移动；

S3、将固定在一起的板材送入超声波焊机内进行焊接，焊接参数范围如下：焊接压力70Psi，焊接功率450J，焊接振幅32μm，焊接时间0.26s；

S4、焊后检测分析：观察焊缝成型、焊缝截面等情况；并进行拉伸试验、硬度测试来检测接头的力学性能，以及进行XRD分析，检测其金属间化合物。

在此工艺下进行焊接，无咬边、焊穿等缺陷，脆硬金属间化合物符合要求，经过拉伸，硬度检测可知其力学性能也符合要求。

实施例二

一种超薄铝-铜超声波焊接工艺，焊接母材选用1060铝合金板，规格为100*25*0.2mm，T2紫铜板作为焊件，规格为100*25*0.2mm，超声波焊机使用必能信公司的ULTRAWELDL20超声波点焊机，包括如下步骤：

S1、先后用800目粗磨砂纸和2000目细磨砂纸对铝合金板进行表面打磨，然后对处理后的铝合金板先进行碱洗再进行酸洗风干，对铜板进行酸洗后并用酒精擦拭并风干；其中，采用吹风机进行风干；

S2、将铝合金板置于面接触夹具上，再将铜板搭接在铝合金板的上表面，搭接宽度为24-25mm，然后使用夹具将两块板材固定，防止焊接过程中板材的移动；

S3、将固定在一起的板材送入超声波焊机内进行焊接，焊接参数范围如下：焊接压力25Psi，焊接功率450J，焊接振幅60μm，焊接时间0.26s；

S4、焊后检测分析：观察焊缝成型、焊缝截面等情况；并进行拉伸试验、硬度测试来检测接头的力学性能，以及进行XRD分析，检测其金属间化合物。

在此工艺下进行焊接后经测试数据表明，各项数据均优于实施例一，因此本实施例为最优实施例。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种超薄铝-铜超声波焊接工艺，其特征在于，采用1060铝合金板作为母材，T2紫铜板作为焊件，搭接重叠超声波焊接，包括如下步骤：

1)分别用800目和2000目的砂纸对铝合金板进行表面打磨；

2)对进行表面打磨过的铝合金板先进行碱洗再进行酸洗，铜板酸洗，然后酒精擦拭，吹风机吹干备用；

3)将铝合金板置于面接触夹具上，再将铜板搭接在铝合金板的上表面，搭接宽度为24-25mm，然后使用夹具将两块板材固定；

4)将固定在一起的板材送入超声波焊机内进行焊接，焊接参数范围如下：焊接压力25-70Psi，焊接功率450J，焊接振幅32-60μm，焊接时间0.26s；

5)焊后检测分析：焊后对焊缝的外观进行查看，对焊接接头进行力学性能检测，并采用SEM对焊缝进行深度观察。

2.根据权利要求1所述的一种超薄铝-铜超声波焊接工艺，其特征在于：所述铝合金板的厚度为0.2mm，所述紫铜板的厚度为0.2mm。

3.根据权利要求1所述的一种超薄铝-铜超声波焊接工艺，其特征在于：所述铝合金板和铜板用超神波清洗，擦拭风干并立即焊接。