[发明专利]一种提高铜铝合金焊接力学性能的方法

说明书

本发明涉及激光加工技术领域，公开了一种提高铜铝合金焊接力学性能的方法，该方法首先分别选择一块铜薄板和铝薄板，并采用有机溶剂对所述铜薄板和铝薄板的表面进行擦拭；将铜薄板和铝薄板进行搭接，并将两块薄板进行压紧固定；在两块薄板上选择焊接点，相邻的焊接点之间形成间隔；采用纳秒激光器，并配合高速振镜系统开始对两块薄板进行搭接焊；采用外螺旋扫描的焊点扫描方式对焊接点扫描，并在扫描线尾端时的功率采用功率缓降的方式，从而完成焊接。本发明可以实现对激光热输入的精准控制，还可以精确控制热输入来减小(Cu，Al)金属间化合物的生成，从而提高了铜铝合金的焊接力学性能，整个方法简单、可靠也易于实现。

技术领域

本发明涉及薄板材料微焊接工艺技术领域，更具体的说，特别涉及一种提高铜铝合金焊接力学性能的方法。

背景技术

采用异种金属组合带给人们减轻器件重量、缩小设备体积的可能性。在电子行业中，采用铝合金作为铜的部分替代物可以器件重量，同时也降低了成本。目前，采用激光焊接对这类异种金属薄板搭配接头进行连接已成为趋势。然而，采用传统YAG激光点焊铜及铝合金薄板材料时，由于单脉冲峰值功率太高，能量密度大于106W/cm2，易出现穿孔现象。此外，由于铜铝两者的物理性能差异大，例如熔点、密度、导热、比热容等差异大，且两者互溶度低，极易生成铜铝脆性金属间化合物(如Cu2Al、Cu3Al2、CuAl、CuAl2)。此类金属间化合物通常呈脆性相，导致接头具有较低的韧性以及较高的裂纹倾向，从而降低焊接接头的力学性能。因此，铜及铝合金的异种金属焊接可靠性一直是焊接工艺的难点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种提高铜铝合金焊接力学性能的方法，采用纳秒激光器并通过高速的焊点扫描方式，能够可靠地提高铜铝合金焊接力学性能。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

一种提高铜铝合金焊接力学性能的方法，该方法的具体步骤包括如下：

步骤S1：分别选择一块铜薄板和铝薄板，并采用有机溶剂对所述铜薄板和铝薄板的表面进行擦拭；

步骤S2：将铜薄板和铝薄板进行搭接，并将两块薄板进行压紧固定；

步骤S3：在两块薄板上选择焊接点，相邻的焊接点之间形成间隔；

步骤S4：采用纳秒激光器，并配合高速振镜系统开始对两块薄板进行搭接焊；

步骤S5：采用外螺旋扫描的焊点扫描方式对焊接点扫描，并在扫描线尾端时的功率采用功率缓降的方式，从而完成焊接。

进一步地，所述步骤S5中，所述焊点扫描方式采用外螺旋扫描方式+椭圆形摆动，即外螺旋扫描方式用于铜薄板和铝薄板两者的叠焊形成焊点，随着外螺旋扫描激光焊接完之后，激光开始按照椭圆形的轨迹进行扫描出光，实现焊点边缘与母材交界区的重熔。

进一步地，所述步骤S5中，所述焊点扫描方式采用外螺旋扫描方式+正弦摆动，即外螺旋扫描方式用于铜薄板和铝薄板两者的叠焊形成焊点，随着外螺旋扫描激光焊接完之后，激光开始按照正弦线的轨迹进行扫描出光，实现焊点边缘与母材交界区的重熔。

进一步地，所述步骤S5中，所述焊点扫描方式采用外螺旋扫描方式+水平“8”字摆动，即外螺旋扫描方式用于铜薄板和铝薄板两者的叠焊形成焊点，随着外螺旋扫描激光焊接完之后，激光开始按照水平“8”字的轨迹进行扫描出光，实现焊点边缘与母材交界区的重熔。

进一步地，所述步骤S5中，所述焊点扫描方式采用外螺旋扫描方式+垂直“∞”字摆动，即外螺旋扫描方式用于铜薄板和铝薄板两者的叠焊形成焊点，随着外螺旋扫描激光焊接完之后，激光开始按照垂直“∞”字的轨迹进行扫描出光，实现焊点边缘与母材交界区的重熔。

进一步地，采用铜薄板在上、铝薄板在下的方式进行搭接，或采用铝薄板在上、铜薄板在下的方式进行搭接。