[发明专利]铝-钢螺柱预镀铜感应熔钎焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及在铝合金基体上焊接钢螺柱的焊接技术，特别是一种表面预镀铜的钢螺柱在铝母材上的焊接方法。

背景技术

在汽车工业、船体船舱、石油化工、原子能、桥梁及其他领域中均有应用钢螺柱与铝母材的焊接。螺柱焊是将金属螺柱或其他类似的紧固件焊至工件的方法。对于钢螺柱焊接到钢母材上，传统的电弧螺柱焊接工艺方法已经非常的成熟。鉴于钢铝异种金属材料焊接的固有特点，将钢螺柱焊接到铝母材上不适宜采用电弧螺柱焊的方法。

钢铝异种金属的焊接作为焊接领域的一个难点问题虽然已经发展到一个成熟阶段，但是有效的焊接方法却将熔焊排除在了焊接方法之外，即便如此焊接成型好，焊缝强度大的焊接件的重现率仍然较低。将钢螺柱焊接至铝母材作为一种特殊的钢铝异种金属的焊接形式，主要采用熔钎焊的方法进行焊接，焊接存在的主要问题有：1.如何有效的去除铝母材表面的氧化膜并且防止其二次生成，由于铝合金属于很活泼的金属，即使焊前经过化学清洗，表面也会生成一层致密的氧化膜。在焊接过程中，氧化膜不能得到及时破碎，熔池凝固后氧化膜在螺柱与母材之间形成阻隔，严重影响接头强度。另外，在焊接过程中容易产生二次氧化，在接头中产生氧化夹杂、气孔等缺陷；2.如何使融化的铝液能够很好地浸润钢螺柱的表面，这能够使得铝液与螺柱更大面积的冶金结合；3.如何将钢铝在焊接过程生成的金属间化合物层的厚度控制在一个小范围内，实践证明当金属间化合物层的厚度在十微米以下的时候，接头的力学性能是可观的。目前将钢螺柱焊至铝母材的主要方法TIG/MIG电弧钎焊由于设备原因导致某些形状的焊接件焊接难于实施并且焊缝的质量也较差。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种使钢螺柱与铝母材熔合率高、结合强度达铝母材强度70％以上的Al-钢螺柱预镀铜感应熔钎焊方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种铝-钢螺柱预镀铜感应熔钎焊方法，包括以下步骤：

步骤1、将钢螺柱加工成平底无螺帽式样并对其一端浸镀铜；

步骤2、对铝母材表面及钎料进行化学清洗；

步骤3、将铝母材表面及钎料用酒精清洗，快速吹干，在母材表面涂覆一层钎焊保护剂；

步骤4、将铝母材水平放置，将钢螺柱的镀铜端垂直放置在铝母材上并对其施加垂直向下的压力，之后在二者接触面上填充充足的清洗后的钎料；

步骤5、在钢螺柱的镀铜端与铝母材的接触位置上放置与螺柱配套的陶瓷环，并在陶瓷环内填充钎料；

步骤6、将感应加热线圈套在螺柱焊接端，并对其加热，完成焊接。

本发明与现有技术相比，其显著优点：1)能够获得更好的焊缝质量；2)操作简单，效率明显提高；3)易于实现焊接自动化；4)可实现中小直径的钢螺柱与铝母材的焊接，对板厚适用范围广，实现钢螺柱与铝母材间无氧化夹杂、未焊透、未熔合等缺陷的优质焊接接头。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是铝-钢螺柱预镀铜感应熔钎焊方法的流程图。

图2是铝-钢螺柱预镀铜感应熔钎焊方法的示意图。

图中标号所代表的器件为：1--钎料与钎剂；2--感应线圈；3--螺柱；4--压力装置；5--陶瓷环；6--铝母材。

具体实施方式

结合图1、图2，本发明的一种铝-钢螺柱预镀铜感应熔钎焊方法，包括以下步骤：

步骤1、将钢螺柱加工成平底无螺帽式样并对其一端浸镀铜；

步骤2、对铝母材6表面及钎料进行化学清洗；所述的钎料成分为10％的Si，0.5％的铁，0.1％的Cu，0.3％的Zn，0.1％的Mn，0.1％的La，小于0.1％的Mg，其余为Al。进行化学清洗时包括以下步骤：首先用NaOH溶液浸蚀铝母材表面和钎料，之后用硝酸和氢氟酸的混合液浸蚀铝母材表面和钎料。所用的NaOH溶液浓度为8％～11％，对铝母材表面浸蚀的时间为8～12min，对钎料浸蚀的时间为4～6min上述浸蚀的温度为40～60℃；所述硝酸和氢氟酸的混合液中硝酸溶液的浓度为58～64％，氢氟酸溶液浓度为46～55％，硝酸溶液与氢氟酸溶液的体积比为(23∶1)～(25∶1)，用硝酸和氢氟酸的混合液清洗铝母材的时间为5～7min，清洗钎料的时间为3～4min。

步骤3、将铝母材表面及钎料用酒精清洗，快速吹干，在母材表面涂覆一层钎焊保护剂；所述的钎焊保护剂为氟化物钎剂K₃AlF₆-K₃AlF₄。