[发明专利]镁合金的粉末介质扩散反应电阻钎焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金的粉末介质扩散反应电阻钎焊方法，适用于镁及镁合金板材、线材，尤其是难焊镁合金材料的焊接。

背景技术

由于镁和镁合金所具有的物理化学性能，在焊接过程中容易产生一系列的问题，主要表现为：

(1)镁合金焊接时具有很强的氧化作用，在表面易形成氧化镁薄膜，这种高熔点的氧化镁薄膜严重影响或阻碍焊缝的成形。同时，在焊接过程也会形成氧化镁或氮化镁夹渣，导致焊缝金属的塑性下降，因此焊接时需要加强保护，防止和减少镁的氧化物和氮化物的生成。

(2)镁合金的导热率高，线膨胀系数大，这给焊接工艺带来一定困难。因此焊接时需要相对更高的焊接能量作用才能实现这类材料的高质量焊接。由于热输入要求较大，这也容易使热影响区产生组织过热，晶粒粗大，从而影响接头性能。

(3)焊接过程中，高温镁合金熔池中可以溶解大量氢，随温度下降，氢的溶解度急剧减少，析出的大量氢气来不及逸出，容易形成气孔。同时，由于镁合金的密度较小，气泡受到的浮力较小，致使气泡逸出困难，也容易形成较多气孔。在焊接高温条件下，镁合金中低熔点化合物容易在晶界处产生熔化产生空穴，从而严重降低接头性能。

(4)镁与合金元素易形成低熔点共晶体，偏析于晶界，增大了结晶温度范围。此外，镁合金的线膨胀系数较大，在焊接过程中易于变形，产生较大的热应力，为产生热裂纹提供了条件，增加了热裂敏感性。

在电阻焊过程中，材料可焊性的好坏在很大程度上取决于材料的接触电阻大小。而镁合金这类材料，接触电阻较小，因此电阻焊可焊性较差，影响了在汽车等大量使用镁合金材料行业的焊接质量的提高。对于常用的钎焊工艺，例如电弧钎焊焊接镁合金，由于钎料的熔点和镁及镁合金材料的熔点相差不大，因而钎焊质量也难以控制。这些问题也一直影响着镁合金在工业生产中的应用。

本发明提出的粉末介质扩散反应电阻钎焊方法与现有的镁合金电阻焊工艺相比，通过增加一定粒度的粉末介质填充层，既有利于改善工件待焊接表面的焊接初期接触电阻，提高通过待焊工件内部的焊接电流密度，又有利于在电阻热作用下使相对较低熔点的粉末填充层快速熔化，并在电极压力作用下使母材与粉末填充层间产生共晶条件下的扩散反应，从而成功实现焊接。综上所述，同时具有以上特征的焊接技术在国内外未见有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种容易实施的，以镁基合金粉末介质作为填充层的粉末介质扩散反应电阻钎焊方法，使镁合金等可焊性较差的金属材料的焊接初期接触电阻得以改变，在相对较小的电流作用下，提高通过待焊工件内部的焊接电流密度，并辅以适当电极压力，使母材及熔化的粉末填充层间产生共晶条件下的扩散反应，从而形成可靠的连接。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术措施：

一种镁及镁合金的粉末介质扩散反应电阻钎焊方法，按以下步骤进行：

(1)将镁基合金粉末介质用丙酮溶液混合均匀；

(2)在待焊工件的焊接面均匀喷洒或均匀涂敷所述粉末介质，形成厚度均匀的粉末介质填充层；

(3)待粉末介质填充层的丙酮挥发后，装夹待焊工件于上下电极之间，使附着粉末介质的待焊工件焊接面紧密接触；

(4)调整保护气喷嘴对准待焊工件焊接区，施加保护气体作用；

(5)施加电极压力冲击、压紧待焊接面，通过电极压力冲击作用使基体表面氧化膜的破碎，并在后续工艺过程中保持压力的作用；

(6)通焊接电流，使填充层的粉末介质熔化形成合金钎料，在压力作用下发生共晶反应，并在焊接界面产生扩散作用；

(7)停止焊接电流作用，保持电极压力至焊件自然冷却；

(8)停止电极压力作用，停止保护气体作用，上下电极移开，完成焊接。

所述的焊接环境主要为惰性气体保护下施焊，个别情况下也可在大气下施焊。

所述的待焊工件为镁合金板材或线材，焊接接头形式主要是搭接接头。

所述对待焊工件及粉末填充层的加热为电阻加热。待焊工件及粉末填充层在焊接电流作用下产生电阻热效应，焊接电流为单一主焊接电流形式或主焊接电流加辅助焊接电流形式。

所述的上下焊接电极的端面主要为球面形，另外，也可采用圆锥台形。

所述的粉末填充介质在待焊材料界面处产生共晶反应，并依靠异种金属间的扩散作用，在界面处形成共晶体，从而实现材料的可靠连接。