[发明专利]变形锌合金与铜合金线材的冷压焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷压焊接方法，该冷压焊接方法适于变形锌合金与铜合金线材的连接。

背景技术

变形锌铝合金是以锌为基体，添加Al、Cu、Ti、Mg等合金元素，通过挤压、拉拔、轧制等加工方法制备出的一种高性能合金材料，其密度为铜合金材料的70%，价格为铜合金的2/3左右，且不含铅、镉等有毒有害元素，是一种环境友好型材料，它能够替代部分黄铜应用于汽车、家电、卫浴、计算机等领域。近几年由于价格优势，变形锌铝合金在电源插头和五金装饰件等领域可替代黄铜而受到有关厂商的青睐，但在替代的过程中存在锌合金与黄铜合金焊接的要求。此外，锌合金与铜合金焊接件可以明显降低生产成本，提高产品的市场竞争能力，在卫浴、五金、建筑、装璜行业具有广阔的应用前景。

Zn的沸点低，材料的Zn含量越高，Zn的蒸发问题越突出，锌合金熔焊时容易引起焊缝金属化学成分及焊接性能的恶化。锌合金与铜合金熔点等热物理性能相差较大，熔焊时Zn元素挥发问题严重，焊缝成型差，焊接接头内部容易出现偏析、铜锌脆性相、熔合区裂纹等缺陷，严重影响锌合金与铜或铜合金的焊接接头强度和焊接质量。钎焊可以减少或避免Zn的蒸发，对母材的组织和性能影响小，但锌合金化学活性高，对加热敏感，加热过程中颜色变化很小，对于冷却速度或温度梯度十分敏感，使得其与铜合金的钎焊过程较难控制；另外由于钎剂的使用，容易造成接头的腐蚀。目前国内外用于锌合金钎焊的锡铅钎料或镉锌钎料也因焊接烟尘中含有铅、镉等有害金属，毒性较大，无法在产品制造中大量推广，由于没有合适的钎料和钎剂，锌合金与铜合金钎焊时很难得到满意的钎焊接头。

冷压焊是在室温下，借助压力使待焊金属产生塑性变形而实现固态焊接的一种方法。它是利用冷压结合的方式而产生被焊件接触面的晶格浸透，属于常温状态下的压力结合，其被焊材料的晶格组织未发生质的变化。冷压焊接时可行的变形速度不会引起接头的升温，材料结晶状态不变，也不存在界面原子的相互扩散，因此不会产生热焊接头常见的软化区和热影响区，异种材料冷压焊接时不会产生脆性金属中间相，由于不用焊剂，接头不会引起腐蚀问题，因此其在锌合金尤其是锌合金与异种金属材料连接方面具有明显的优势。

见专利号为ZL201010504841.8的中国发明专利《一种用于变形锌合金线材的冷压焊接工艺》(授权公告号为CN101972889B)，该专利披露的技术方案用于同种变形锌合金的冷压焊接工艺，如果直接将该技术方案应用于变形锌合金与铜合金线材的焊接，因为，锌合金和铜合金线材的硬度存在差异，由于铜合金线材的硬度较大，在冷压焊接时极易出现打滑现象，导致焊接失败。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种变形锌合金与铜合金线材的冷压焊接方法。

本发明所要解决的又一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种焊接质量稳定且焊接成本低的变形锌合金与铜合金线材的冷压焊接方法

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种变形锌合金与铜合金线材的冷压焊接方法，其特征在于包括如下步骤：

①对变形锌合金及铜合金线材的焊接界面进行清洁处理，并且，满足锌合金和铜合金线材直径均为3～12mm；

②冷压焊机左右模具型腔内壁均经过电火花毛化涂覆处理，将相同直径锌合金和铜合金线材分别置于冷压焊机的左右模具钳口并预压紧，锌合金和铜合金线材伸出左右模具型腔总长度为线材直径的1.5～2.5倍，其中，变形锌合金一侧伸出模具型腔长度为总长度的三分之二，铜合金线材一侧伸出模具型腔长度为总长度的三分之一；

③压力柄进行顶锻，顶锻次数为4～6次；

④从模具中取出焊接后的线材，去掉接头飞边。

进一步，步骤①中所述的变形锌合金为Zn-Al系变形锌合金，所述的铜合金线材为H62黄铜线材或C18150铬锆铜线材。

进一步，步骤②中所述的冷压焊机为J3型台式冷压焊接机或J6型台车式冷压焊接机。

进一步，步骤②中所述的毛化涂覆处理中涂覆层的厚度为20～60μm。

待焊线材界面的表面状态是指焊接界面必须清洁，其对于确保高强度接头极为重要，表面上的污物、吸附气体、油脂或氧化膜会妨碍金属间的接触。由于冷压焊接过程不加热，焊接面的污物不能在焊接过程中去除。在冷挤压过程中会延展成微小的薄膜，影响连接强度。因此这些物质必须在焊前予以清除。清除可用化学溶剂清洗或超声波净化法，亦可用机械方法。如：锉刀、钢丝刷、砂纸等。清理后的表面不允许遗留残渣或金属氧化物粉屑。清理后的表面也不准用手摸和再污染，清除后要尽快施焊。