[发明专利]一种增加异种金属激光焊熔深的吸光涂料及激光焊方法

说明书

本发明公开了一种用于增加铝铜异种金属激光焊熔深的吸光涂层及激光焊工艺方法，所述吸光涂层采用涂敷碳基吸光涂料的方式形成。通过表面形成吸光涂层，同时结合铜在上铝在下的工艺方法，有效地解决了传统激光焊方法工艺复杂、激光利用率低、生产效率低等缺点，能够有效提高激光焊生产效率和熔深，同时提高焊接接头的力学性能。

技术领域

本发明涉及新能源动力电池领域铝铜异种金属的焊接技术领域，尤其涉及一种铝铜异种金属的激光焊技术领域。

背景技术

随着人们对动力电池能量密度和续航里程的要求越来越高，一种有效的途径就是不同的部位选用不同的材料，以最优的材料和结构设计达到降低成本、重量、提高能量密度和续航里程的目的。其中的代表就是铝铜异种金属的连接。激光焊由于其能量密度高、焊接速度快、热输入小、焊接变形小等优点，广泛应用于异种金属的焊接。然而，铝和铜的发射率高，使得这两种金属对于激光功率吸收率较低，铝铜异种金属搭接焊时很容易出现虚焊、未熔合、熔深浅等问题，导致接头拉伸强度较低。

目前大多企业或研究机构不用涂层或使用的涂料含有较多水分，涂抹后需要烘干或长时间才能晾干，而且对激光的吸收率不超过85％。虽然也能达到铝铜激光焊的目的，但是存在工艺复杂(比如控制间隙)、涂料干燥时间长、吸收率不高、效率低等缺点，不利于对激光焊生产效率的提高和激光能量利用率的提高。

公开号为CN105414804B的中国专利中公开了一种激光焊接增强涂层及其波形在铜、铝焊接中的应用，一方面使用一种激光焊接增强涂层，该激光焊接增强涂层以炭黑为主染料、硼砂、橡胶类成膜剂、水为溶剂、羧甲基纤维素作为分散剂制成，增强焊材对激光束能量的吸收，降低焊材对激光的反射；另一方面激光脉冲波形采用梯形脉冲波进行焊接，使激光束能量逐渐进入被焊件，起到预热作用。然而该方法采用含水分较多的增强涂层，存在上述涂料干燥时间长、吸收率不高的缺点，并且采用的特殊激光脉冲波形进行焊接，使得该方法对设备要求较高、操作工艺复杂。

公开号为CN108817660A的中国专利公开了一种铜铝焊接的激光焊接方法，该方法中对铜件和铝件进行定位，使铜件与铝件之间形成有焊缝；通过高频调制脉冲点焊对所述焊缝进行焊接，使激光束作用于所述焊缝处气化以形成熔池；以及通过控制所述脉冲点焊的占空比，以预定焊接速度进行焊接，同时对所述焊缝吹保护气体。此方法采用高频脉冲激光焊实现的铝铜异种金属的激光焊，一方面铝铜对光的反射率高吸收率低熔池较浅，另一方面对激光焊设备的要求较高，必须具备高频脉冲功能。

发明内容

本发明针对现有技术中的上述缺陷，提供了一种增加铝铜激光焊熔深的工艺方法，旨在解决传统激光焊方法工艺复杂、激光利用率低、生产效率低等缺点，能够有效提高激光焊生产效率和熔深，同时提高焊接接头的力学性能。

为了解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案：

一种用于增加铝铜异种金属激光焊熔深的工艺方法，包括以下步骤：

步骤一，剪板制作试件，制作铝铜异种金属激光焊所需的铝板和铜板试件；

步骤二，待焊件的表面激光清洗，清洗去除待焊件表面的油污和氧化膜；

步骤三，焊件装夹，将待焊件清洗后的金属安装到装夹上；

步骤四，涂敷吸光涂层，在清理干净的待焊接件表面形成所述吸光涂层，涂层厚度不超过0.2mm；

步骤五，激光焊接，对形成所述吸光涂层的金属表面进行激光焊接，激光能量密度不小于6.01×10⁵w/cm²，且不大于1.47×10⁶w/cm²。