[发明专利]金属液固态界面热挤压焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属的结合工艺领域，具体涉及金属液固态界面热挤压焊接方法。

背景技术

异种金属结合结构件兼有异种材料综合的优良物理、力学、机械性能。在电力电子工业领域具有广泛的应用。异种金属的物理化学性能存在差异给焊接带来了困难。目前，可实现异种金属结合的工业化方法和工艺有焊接和铸锻两大类，焊接方法包括摩擦焊，钎焊，扩散焊，爆炸焊等。铸锻方法包括降伏状态冷锻法，热挤压法和压铸法等。上述焊接方法主要适用于大面积，大体积的异种金属焊件的焊接或结合。超声波焊接方法因功率的限制，主要用于线束，接线端子等电子器件的焊接。而钎焊方法在金属结合强度方面还无法达到某些产品的要求。

专利200510008353 “用于异种金属板的液相扩散结合方法和设备”介绍了利用压力辊施加压力，并采用两个环绕式高频感应加热线圈分别对异种金属加热的共晶液相扩散结合方法；该发明采用两套高频感应加热线圈分别对异种金属，即镀锌钢板和铝合金板，进行加热，过高的温度会导致基底材料的低强度和变形，因此结合部位的最高温度控制在550℃以下，并对异种金属板施加了数十兆帕的压力，以保证结合强度。由于加热线圈放置在金属板背部，该方法仅可适用于板状材料的焊接，无法对复杂形状，或较厚的金属焊件实现焊接。

专利201110448262公开了一种异种金属复合接头制备方法，该方法根据液相/固相扩散原理，采用低熔点液态金属向高熔点金属的渗透扩散连接技术。实现异种金属无缝隙冶金结合。由于该焊接方法是采用坩埚在真空加热炉中实现，工艺复杂，流程周期时间长，很难实现低成本的流水线焊接。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了金属液固态界面热挤压焊接方法，对两金属焊件的焊接面加热使其熔化而金属焊件的其他部位通过冷却装置冷却仍保持固体态；金属焊件表面熔化层的氧化物杂质在压力作用下，被挤出焊接面，实现了两个金属焊件之间的有效焊接。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种金属液固态界面热挤压焊接方法，用于将两个金属焊件焊接成一体，其特征在于，所述方法包括下列步骤：将至少一个所述金属焊件嵌装在一与其形状、大小相匹配且腔体深度小于该所述金属焊件高度的容置腔中；设置一压力源，所述压力源对两个所述金属焊件持续施加压力以将两个所述金属焊件的焊接面紧密贴合；采用具有导磁载压体的加热线圈对至少一个所述金属焊件进行加热，加热温度不低于其中一个较低熔点的所述金属焊件的熔点。

两个所述金属焊件是由异种金属制成，其中较低熔点的金属焊件被嵌装于所述容置腔中；所述加热温度高于所述较低熔点的金属焊件的熔点，同时低于较高熔点的所述金属焊件的熔点。

较高熔点的所述金属焊件位于所述加热线圈的加热区域内。

两个所述金属焊件分别为铜制金属焊件、铝制金属焊件，所述铝制金属焊件被嵌装于所述容置腔中；所述加热温度高于所述铝制金属焊件的熔点，同时低于所述铜制金属焊件的熔点。

两个所述金属焊件是由同种金属制成，两个所述金属焊件分别被嵌装于两个所述容置腔中，所述加热温度高于所述金属焊件的熔点。

所述容置腔的腔体外围设置有冷却水道。

在所述加热线圈与所述金属焊件之间设置有一隔热压块，通过调整所述隔热压块的厚度以选择所述加热线圈的加热区域。

通过调整所述加热线圈的功率大小以选择所述加热线圈的加热区域。

所述导磁载压体可由若干薄硅钢片叠放并相互锁紧连接构成，也可以采用软磁铁氧体材料或软磁复合粉末材料烧结成型。

本发明的优点是：

1. 快速加热避免了结合面上金属间化合物的过度生成，提高了焊接强度；

2. 适合各种尺寸结合面积的焊接，突破了闪光焊、电阻焊、摩擦焊、在焊接面积大小方面的局限性；

3. 采用了根据被焊接件形状设计的挤压模，可对任意复杂形状的金属件进行焊接；例如：可直接进行成型铝合金散热鳍片与铜板的对焊；

4. 异种金属焊接结合面始终处于承压贴合状态，避免了结合面接触空气中氧气和氢气产生的反应，无需真空气氛，无需惰性气体保护；

5. 焊接工艺简单，成本低，工艺过程中使用标准化设备，或改造的标准化设备，容易实现焊接过程自动化。

附图说明

图1是本发明的焊接装置结构示意图；

图2是本发明中具有导磁载压体的加热线圈结构示意图；

图3是本发明中导磁载压体的结构示意图；

图4是本发明中加热线圈的原理示意图Ⅰ；