[发明专利]利用泡壁摩擦去除界面氧化膜钎焊泡沫铝与铝板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钎焊领域的焊接方法，尤其是一种利用泡沫铝凸凹表面摩擦去除氧化 膜钎焊泡沫铝与铝板的方法。

背景技术

泡沫铝是类似泡沫状的超轻金属材料，是一种集多种性能于一身的新型材料。由于其 特殊的多孔结构，密度只有金属铝的0.1～0.5倍，但其抗弯比刚度却可达到钢的1.5倍， 阻尼性能可达到金属铝的5～10倍。此外泡沫铝还具有良好的声学性能、优良的电磁屏蔽 性能以及优异的热学性能。因此，泡沫铝在交通、微电子、海洋采油、航空航天、生物、 医疗、建筑等高科技及高技术领域中有着重要的意义，尤其值得指出的是，多孔金属材料 和结构在高能耗装备，如汽车、高速列车、航空航天器、轮船等领域得到广泛应用，泡沫 铝的应用不仅会大幅度降低对常规能源的需求，同时也可以减少环境污染。

泡沫铝作为结构件通常都要与传统的致密金属组成复合构件使用，如板、柱或形状复 杂的空心金属构件，这样才能实现在一定载荷下的最佳力学性能，同时也有利于将泡沫铝 “隐藏”在封闭、致密的构件内，并起到一定的抗腐蚀保护作用。以泡沫铝为芯层，以铝板 作为面板层的泡沫铝夹芯结构复合板是这种复合材料的典型代表。

目前，实现泡沫铝与铝板复合的方法主要采用超声波固相焊接压力焊、熔化焊、直接 钎焊等方法，超声波固相焊接压力焊的方法，易造成泡沫铝泡孔的坍塌和孔隙率的降低， 从而降低泡沫铝的性能，目前压力焊的方法仅局限于孔隙率不高的泡沫铝的连接。采用熔 化焊的方法如TIG、MIG、激光焊等，由于泡沫铝特殊的热学性能，即使加热到1400℃ 也不熔化，而铝及其铝合金的熔化温度范围为560～700℃，同时熔化焊的方法还会造成孔 隙率的降低。采用直接钎焊的方法，虽然能够避免泡沫铝泡孔的坍塌、提高孔隙率；但是， 在泡沫铝和铝板表面由于氧化膜的存在，钎料很难润湿，且去除氧化膜较困难，泡沫铝和 铝板的完全结合很难实现，导致泡沫铝和铝板接头强度较低，一定程度上限制了钎焊方法 在泡沫铝与铝板焊接中的应用。

发明内容

本发明的目的是为解决现有泡沫铝与铝板复合采用直接钎焊的方法，存在钎料不润 湿和氧化膜难去除，导致泡沫铝和铝板接头强度较低的问题，提供一种利用泡壁摩擦去除 界面氧化膜钎焊泡沫铝与铝板的方法。

本发明的方法是通过以下步骤实现的：

步骤一、将泡沫铝板和致密铝板清洗干净并烘干；

步骤二、对泡沫铝板整体进行加热至350℃～460℃之间，利用棒状Zn-Al-Cu钎料在 泡沫铝板的待焊接面上往复滑动，使熔化的钎料均匀地涂覆在待焊的泡沫铝板的表面，自 然冷却至室温；

步骤三、将致密铝板焊件装卡在固定卡具上，将已涂覆钎料的泡沫铝板焊件装卡在可 滑动卡具上，并将泡沫铝板涂覆钎料的端面与致密铝板的端面对接，加热使对接面上的钎 料达到熔化状态；

步骤四、钎料熔化后，将滑动卡具夹持的泡沫铝板在待焊接界面处往复滑动摩擦次 ～15次，同时在垂直于焊接面的方向施加压力，压力为1kPa～8kPa，且温度保持在 350℃～460℃之间；

步骤五、停止泡沫铝板与致密铝板的相对滑动摩擦，并使泡沫铝板与致密铝板的焊接 面对齐，再次加压，压力为2kPa～12kPa，保温2分钟～5分钟后自然冷却至室温，实现 泡沫铝和致密铝板的冶金结合钎焊界面连接。

本发明具有以下优点：一、本发明利用泡沫铝表面凸凹不同的特点，采用泡沫铝板与 铝板间的相互摩擦，去除界面处的氧化膜，并促进钎料的润湿和铺展，火焰钎焊获得泡沫 铝板与铝板间的冶金结合。由于泡沫铝表面泡壁具有凸凹不平的特点，在压力和热存在的 情况下，相对滑动的泡沫铝和铝板间发生摩擦，从而去除泡沫铝和铝板表面的氧化膜，促 进熔融钎料的润湿和铺展以及与铝母材的相互反应，形成连续致密的焊缝和冶金连接。二、 焊接表面无须特殊清理，焊接周期短，高效，成本低，易于实现自动化。

附图说明