[发明专利]一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法

说明书

技术领域

本发明属于激光焊接技术领域，特别涉及一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法。

背景技术

烧结NdFeB永磁体极易发生晶间富Nd相腐蚀而使合金材料粉化，因此使用NdFeB永磁体需要采取一定的表面防腐技术。电镀锌技术在工件表面镀上的镀锌层不但具有物理屏蔽作用，而且对基体还起到了电化学保护作用，使其具有良好的抗腐蚀性能。同时，由于该技术生产效率高、成本低而被广泛应用于烧结NdFeB永磁体的表面防腐处理。一些钢板为了防腐蚀和氧化，也经常在表面镀上一层锌或以锌为主的合金。

然而，由于锌的沸点低(906℃)，在对镀锌工件实施搭接焊时，工件接触面的锌将会蒸发而产生锌蒸汽。如果熔池中锌蒸汽未能在熔池金属凝固之前逸出，将在接头中形成大的气孔。同时锌蒸汽会搅动熔池，造成熔池金属飞溅，从而削弱接头连接强度(如图2所示)。

目前，为了控制镀锌件搭接焊过程中的锌气孔，采用以下几种措施：

(1)采用特别设计的工装夹具或利用表面凸起，使得工件之间存在间隙，让锌蒸汽能从间隙中排出。虽然这种方法能在一定程度上减少接头中的锌气孔，但是由于所需的排气间隙通常通过放置垫片或通过冲压、压花和激光冲击等方法在工件表面形成小凸起，因此增加了生产工序和成本。此外，此方法会造成焊后焊接结构的尺寸发生变化，从而影响焊接精度。

(2)在工件的待焊处预先机械除锌或采用“先焊后镀”的工艺。机械除锌可以完全避免产生锌蒸汽，但是焊接接头由于缺少镀锌层的保护极易发生腐蚀，从而降低工件使用寿命。而“先焊后镀”工艺适用范围有限，对于一些复杂零件的生产，此工艺会使工序变得繁杂，增加了生产成本。

(3)在搭接面或熔池中添加某种物质，使该物质在锌汽化前能与锌产生化合反应，形成稳定的化合物，以抑制锌气孔。有学者通过将氧气同惰性气体混合起来作为保护气，或者将氧化铁粉末预先涂覆在镀锌试样表面，焊接过程中氧化铁分解出氧气，使氧气与镀锌层中的锌反应生成不易汽化的氧化锌或过氧化锌。这种方法在某种程度上有效，但是氧气进入熔池后不仅与锌反应，还会同其他元素反应，这会对焊接质量造成不利的影响。也有学者在激光焊接镀锌板时向熔池中注射金属粉末铜，或在搭接面上放置铜箔或铜镀层，希望铜与锌在焊接中互溶并冷却凝固后形成合金，以减少锌气孔。但是，铜的熔点是1083℃，高于锌的沸点，在焊接中，锌在与铜反应之前就蒸发了，而且，铜作为中间层还会引发凝固裂纹。

发明内容

本发明提供一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，以克服现有技术无法有效控制锌气孔、接头强度低、工序复杂、成本高、焊接精度低及耐腐蚀性差等缺点。

本发明的技术方案如下：

一种镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于按如下步骤进行：

1)焊接前，采用物理气相沉积方法在镀锌NdFeB永磁体工件待焊的接触面上，或者在镀锌低碳钢工件待焊的接触面上，或者在两者各自的待焊的接触面上沉积1～10μm厚的Al膜；

2)将镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢的待焊的接触面搭接，并用夹具固定在激光器工作台上，进行激光焊接。

本发明所述的镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于：所述物理气相沉积方法采用中频交流磁控溅射的物理气相沉积方法或真空蒸发镀膜的物理气相沉积方法。

本发明所述的镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于：所述激光器为Nd:YAG固体激光器。

本发明所述的镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于：所述激光焊接的激光束从低碳钢一侧入射。

本发明所述的镀锌NdFeB永磁体与镀锌低碳钢激光搭接焊方法，其特征在于：所述激光焊接采用激光缝焊或激光点焊。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明方法采用沉积Al膜跟Zn反应，减少了Zn的蒸发，从而降低了焊接接头中的锌气孔，同时减少了焊接过程中的飞溅，使得焊接接头的剪切强度大幅提高；采用物理气相沉积技术可批量沉积Al膜，生产效率高，成本低；Zn-Al复合镀层耐腐蚀性好，工件使用寿命长。

附图说明

图1为焊前分别在镀锌NdFeB永磁体和镀锌低碳钢各自待焊的接触面上沉积Al膜的激光点焊实施例示意图。

图2为焊前分别在镀锌NdFeB永磁体和镀锌低碳钢各自待焊的接触面上沉积Al膜的激光点焊的焊后接头截面金相组织照片。