CN102513635A - 一种铜/铝超声液相扩散钎焊工艺及钎焊装置 - Google Patents

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Abstract

一种铜/铝超声液相扩散钎焊工艺及钎焊装置。其技术方案为：一种铜/铝超声液相扩散钎焊工艺，采用Sn-9Zn共晶合金钎料，不使用钎剂，钎焊温度低，对铜/铝钎焊接头的表面和结构要求不高。本发明的有益效果为：钎焊过程是在熔融状态下的钎料中完成的，消除了钎焊过程中钎料保温的问题；钎焊的工艺参数可控性强，操作过程简单，效率较高；采用这种工艺钎焊的铜/铝接头，不仅钎焊接头光洁，其性能也得到显著提高；铜/铝钎焊接头的耐腐蚀和耐高低温冲击能力均能达到国家相关标准的要求。

Description

一种铜/铝超声液相扩散钎焊工艺及钎焊装置
技术领域
本发明涉及一种钎焊工艺及钎焊装置，尤其涉及一种铜/铝超声液相扩散钎焊工艺及钎焊装置。 
背景技术
专利（US 7 624 906 B2. Dec.1,2009）公开了一种铜/铝钎焊方法，其方法是将超声波施加在母材上，通过母材将超声能量传递给放置于待焊接头的一端的熔融态钎料，使钎料迅速填充钎缝，实现钎焊过程。其不足之处是这种方法在钎焊过程中需要使用钎剂，对铜/铝接头的表面状态和结构有较高要求，对于结构复杂的接头，如电子电气行业常用到的铝线与铜制引出端的接头结构（铜端子半包围铝线），其超声波钎焊较为困难。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题针对现有技术的不足而提供了一种铜/铝超声液相扩散钎焊工艺及钎焊装置，它采用Sn-9Zn共晶钎料，在超声波振动，以及氩气保护条件下实施钎焊的方法，本发明在钎焊过程中不使用钎剂，合金钎料中无需添加合金化元素，对铜/铝钎焊接头的结构要求不高。
本发明是通过如下技术措施实现的：一种用于铜/铝接头的超声液相扩散钎焊工艺，其特征是，首先进行铝线清理，用涤纶轮打磨清除掉铝线外漆层，并用丙酮擦拭干净；
将清理后的铝线浸入熔融态Sn-9Zn共晶钎料中，在超声波作用下使铝线表面镀一层钎料；
将铝线的有钎料镀层部分压接在铜制引出端上；
最后，将需要施焊部位浸入熔融态Sn-9Zn共晶钎料中实施超声波液相扩散钎焊，焊接时间保持2-5秒，焊接过程中使钎料和工件均在氩气流中，焊后空冷。
本发明的具体特点还有，上述熔融态Sn-9Zn共晶钎料的温度为320-380，所述超声波频率为20KHz，功率密度为0.3-0.5W/mm2，氩气流量5L/min。
本发明的具体包括如下步骤，
a：准备坩埚，在坩埚的底部安装超声波发生器，超声波发生器位于坩埚外，在坩埚的正上方安装氩气风幕，在坩埚的***设置加热装置；
b:调节超声波发生器控制面板，使其产生频率为20KHz，功率密度为0.3-0.5W/mm2的超声波；调节加热装置的控制面板使钎料的温度达到320-420℃并保持；
c:开启氩气风幕，使氩气的流量为5L/min并通向坩埚内，并同时进行钎焊。
本发明所使用的钎焊装置包括它包括坩埚，坩埚***设置有加热装置，所述加热装置带有控制面板；所述坩埚底部安装有超声波发生器，所述超声波发生器位于坩埚外，所述超声波发生器带有控制面板，所述坩埚正上方设置有氩气风幕。
本发明的钎焊装置具有结构简单、设计巧妙的优点；本发明的工艺采用Sn-9Zn共晶合金钎料，不使用钎剂，钎焊温度低，对铜/铝钎焊接头的表面和结构要求不高。本发明的有益效果为：钎焊过程是在熔融状态下的钎料中完成的，消除了钎焊过程中钎料保温的问题；钎焊的工艺参数可控性强，操作过程简单，效率较高；采用这种工艺钎焊的铜/铝接头，不仅钎焊接头光洁，其性能也得到显著提高；铜/铝钎焊接头的耐腐蚀和耐高低温冲击能力均能达到国家相关标准的要求。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中钎焊装置的结构示意图；
图中，1、坩埚，2、超声波发生器，3、控制面板，4、加热装置，5、控制面板，6、氩气风幕。                              
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，对本方案进行阐述。
如附图所示，一种用于铜/铝接头的超声液相扩散钎焊工艺，其特征是，首先进行铝线清理，用涤纶轮打磨清除掉铝线外漆层，并用丙酮擦拭干净；将清理后的铝线浸入熔融态Sn-9Zn共晶钎料中，在超声波作用下使铝线表面镀一层钎料；将铝线的有钎料镀层部分压接在铜制引出端上；最后，将需要施焊部位浸入熔融态Sn-9Zn共晶钎料中实施超声波液相扩散钎焊，焊接时间保持2-5秒，焊接过程中使钎料和工件均在氩气流中，焊后空冷。其中，熔融态Sn-9Zn共晶钎料的温度为320-380，所述超声波频率为20KHz，功率密度为0.3-0.5W/mm2，氩气流量5L/min。
本发明的具体包括如下步骤，
a：准备坩埚，在坩埚的底部安装超声波发生器，超声波发生器位于坩埚外，在坩埚的正上方安装氩气风幕，在坩埚的***设置加热装置；
b:调节超声波发生器控制面板，使其产生频率为20KHz，功率密度为0.3-0.5W/mm2的超声波；调节加热装置的控制面板使钎料的温度达到320-420℃并保持；
c:开启氩气风幕，使氩气的流量为5L/min并通向坩埚内，并同时进行钎焊。
本发明所使用的钎焊装置包括它包括坩埚1，坩埚1***设置有加热装置4，所述加热装置4带有控制面板5；所述坩埚1底部安装有超声波发生器2，所述超声波发生器2位于坩埚1外，所述超声波发生器2带有控制面板3，所述坩埚1正上方设置有氩气风幕6。
将通过本工艺制得的钎焊产品通过目测其外观光滑，并进行对其耐高低温冲击能力和耐腐蚀能力进行试验：
耐高低温冲击试验条件：
GB/T2423.1    非散热  Aa温度突变    低温-25℃，持续2h；
GB/T2423.2    非散热  Ba温度突变    高温125℃，持续2h；
合格条件：试样镀层无开裂脱落现象。
随机取通过本工艺制得的产品10件，通过上述的试验条件，10件产品钎焊处镀层无开裂脱落现象，因此，产品全部合格。
耐腐蚀试验：
GB/T2423.17   浓度5%    Ph=6.5    持续48h
合格条件：试样镀层无开裂脱落现象。
随机取通过本工艺制得的产品10件，通过上述的试验条件，10件产品钎焊处镀层无开裂脱落现象，因此，产品全部合格。
本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。   

Claims (4)

1.一种用于铜/铝接头的超声液相扩散钎焊工艺，其特征是，首先进行铝线清理，用涤纶轮打磨清除掉铝线外漆层，并用丙酮擦拭干净；
将清理后的铝线浸入熔融态Sn-9Zn共晶钎料中，在超声波作用下使铝线表面镀一层钎料；
将铝线的有钎料镀层部分压接在铜制引出端上；
最后，将需要施焊部位浸入熔融态Sn-9Zn共晶钎料中实施超声波液相扩散钎焊，焊接时间保持2-5秒，焊接过程中使钎料和工件均在氩气流中，焊后空冷。
2.根据权利要求1所述的用于铜/铝接头的超声液相扩散钎焊工艺，其特征是，所述熔融态Sn-9Zn共晶钎料的温度为320-380℃，所述超声波频率为20KHz，功率密度为0.3-0.5W/mm2，氩气流量5L/min。
3.根据权利要求1所述的用于铜/铝接头的超声液相扩散钎焊工艺，其特征是，具体包括如下步骤，
a：准备坩埚，在坩埚的底部安装超声波发生器，超声波发生器位于坩埚外，在坩埚的正上方安装氩气风幕，在坩埚的***设置加热装置；
b:调节超声波发生器控制面板，使其产生频率为20KHz，功率密度为0.3-0.5W/mm2的超声波；调节加热装置的控制面板使钎料的温度达到320-420℃并保持；
c:开启氩气风幕，使氩气的流量为5L/min并通向坩埚内，并同时进行钎焊。
4.一种实施权利要求1或2或3所述工艺的钎焊装置，其特征是，它包括坩埚，所述坩埚***设置有加热装置，所述加热装置带有控制面板；所述坩埚底部安装有超声波发生器，所述超声波发生器位于坩埚外，所述超声波发生器带有控制面板，所述坩埚正上方设置有氩气风幕。
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