一种铝合金表面活化非真空扩散焊接及后续热处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112548303A(43)申请公布日2021.03.26(21)申请号202011373748.8C25D5/18(2006.01)(22)申请日2020.11.30C22F1/04(2006.01)C25D5/44(2006.01)(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人王国峰刘永康李振伦王珊林海朋(74)专利代理机构哈尔滨华夏松花江知识产权代理有限公司23213代理人孟宪会(51)Int.Cl.B23K20/02(2006.01)B23K20/233(2006.01)B23K20/24(2006.01)C25D3/38(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称一种铝合金表面活化非真空扩散焊接及后续热处理方法(57)摘要一种铝合金表面活化非真空扩散焊接及后续热处理方法，属于扩散焊接技术领域，本发明为了解决现有铝合金接头在进行真空焊接时受到真空炉腔空间的限制，限制了铝合金接头的工件尺寸，同时在进行真空焊接时必须经长时间舱体冷却至室温才能够取放试件，大大增加了该工序的生产时间，导致生产效率低下的问题，本发明的核心方法为在待焊铝合金表面电沉积晶粒尺寸为纳米级的铜膜，该铜膜能够有效防止待焊铝合金表面的二次氧化，避免铝合金表面的氧化层对焊接接头性能的影响，同时增加待焊表面扩散系数，达到活化的作用，本发明主要用于轨道交通与航空航天事业中对铝合金接头在非真空条件下进行焊接。CN112548303ACN112548303A权利要求书1/2页1.一种铝合金表面活化非真空扩散焊接及后续热处理方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：步骤一：清理各个铝合金的待焊表面：将铝合金表面进行机械打磨、抛光并置于丙酮溶液中清除表面油污；步骤二：去除铝合金表面的氧化膜：依次使用碱溶液及酸溶液清洗铝合金，去除表面待焊表面氧化膜；步骤三：在铝合金待焊表面进行电沉积铜膜；步骤四：对铝合金接头样品进行非真空扩散焊接；步骤五：焊后铝合金样品进行时效热处理。2.根据权利要求1中所述的一种铝合金表面活化非真空扩散焊接及后续热处理方法，其特征在于：所述步骤一中依次选用目数由低至高的砂纸将待焊铝合金的表面进行机械打磨和抛光处理随后置于丙酮溶液中进行超声清洗，去除铝合金表面油污。3.根据权利要求2中所述的一种铝合金表面活化非真空扩散焊接及后续热处理方法，其特征在于：所述步骤二中碱溶液为氢氧化钠溶液，酸溶液为硝酸溶液。4.根据权利要求3中所述的一种铝合金表面活化非真空扩散焊接及后续热处理方法，其特征在于：所述步骤二中氢氧化钠溶液浓度为15wt.％，硝酸溶液浓度为10vol.％。5.根据权利要求4中所述的一种铝合金表面活化非真空扩散焊接及后续热处理方法，其特征在于：所述步骤三中待焊铝合金表面电沉积铜膜使用以硫酸铜为主盐的溶液，工艺条件为：电流密度为3.2A/dm2，以50ms为周期，通断比为3:2，采用方形波、单脉冲的方式，电沉积时间为15min，温度为50℃，PH值为8～9。6.根据权利要求5中所述的一种铝合金表面活化非真空扩散焊接及后续热处理方法，其特征在于：所述步骤三中通过控制电沉积时间，调节中间层镀膜厚度，镀膜厚度为10μm，晶粒尺寸为30‑50nm。7.根据权利要求6中所述的一种铝合金表面活化非真空扩散焊接及后续热处理方法，其特征在于：所述步骤四包括以下步骤：步骤四一：首先将非真空扩散焊接炉预热；步骤四二：待非真空扩散焊接炉内温度达到预热温度后，将表面沉积铜膜的铝合金式样叠放作为待焊组件置于扩散焊接炉中放入至非真空扩散焊接炉中，同时升温至目标温度并施加压力，在空气环境中进行扩散焊接；步骤四三：组件焊接完成后，在炉内进行保温保压定形：步骤四四：保温保压定型后，逐步降低炉内温度至预热温度后，将保温保压定形后的工件从非真空扩散焊接炉中取出，并将下一组待焊组件立即放入扩散焊接炉中；步骤四五：重复进行上述步骤，对多组待焊组件进行逐一焊接，直至完成所有待焊组件的焊接工序。8.根据权利要求7中所述的一种铝合金表面活化非真空扩散焊接及后续热处理方法，其特征在于：所述步骤四一中非真空扩散焊接炉的预热温度为400°。9.根据权利要求8中所述的一种铝合金表面活化非真空扩散焊接及后续热处理方法，其特征在于：所述步骤四二中焊接工艺参数为升高温度至450～550℃，施加焊接压力为5～10MPa。2CN112548303A权利要求书2/2页10.根据权利要求9中所述的一种铝合金表面活化非真空扩散焊接及后续热处理方法，其特征在于：所述步骤四三中的保温时间为60‑150min，所述步骤五焊后铝合金式样在空气环境中进行时效热处理，工艺参数为在保温