[发明专利]铝合金及其复合材料旋转摩擦表面涂覆钎料方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂覆钎料方法。

背景技术

近十多年来，铝基复合材料的研究及应用取得了很大的进展，由于铝基复合材料比铝合金具有更高的比刚度、比强度及更高的耐磨性，在航天航空及交通领域具有更好的应用前景。但是铝基复合材料结构件的应用受到缺乏可靠、方便的连接方法的限制，其连接技术是制约此类材料应用的瓶颈技术之一。铝基复合材料的焊接性比较特殊，连接难度远比铝合金的大。

很多种焊接方法都达不到期望的结果，而人们常用的钎焊方法也存在有接头强度受钎料限制的问题，使得铝基复合材料的焊接性能达不到预期效果。

现有的钎料放置有以下方式：

1、预置钎料：将钎料制作成片状或条状，放入两个被焊物中间或旁边(如图1和图2所示)。此方法工艺繁琐不方便，钎透率很低。

2、涂覆钎料：实现钎料镀覆有以下方法(1)熔化焊镀覆：因本身高温熔化使铝基复合材料中的增强相与基体合金发生较强烈的界面反应，恶化母材的性能，并因在高温时与Al反应生成Al₄C₃脆性化合物进一步恶化接头的性能。(2)超声波涂覆：超声波技术应用于某些铝合金及铝基复合的镀覆及铝波导的软钎焊中，但超声波功率发生器的制造复杂，成本较高。涂覆时间较短时，氧化膜去除不彻底。反只，涂覆时间太长则易造成母材的溶蚀，同样对镀覆质量不利，所以很难控制涂覆的工艺参数。(3)火焰涂覆：使用可熔融涂层材料对待涂覆物体执行涂覆的方法，但可熔涂层易被氧化。(4)刮擦钎料涂覆：缺点是周期较长、对氧化膜的去除是不均匀的，在氧化膜去除不彻底的地方，涂覆层容易脱落。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在周期较长、易生成Al₄C₃脆性化合物、氧化膜去除不彻底的问题，以及设备昂贵、成本很高、焊件尺寸形状也很受限制等缺点，而提出了一种铝合金及其复合材料旋转摩擦表面涂覆钎料方法。

本发明的步骤如下：

步骤一：通过控温系统E和加热系统R使铝基复合材料或铝合金材料A加热至钎料熔化温度，将钎料置于铝基复合材料或铝合金材料A的待焊面上溶化形成预置钎料D；

步骤二：耐高温金属搅拌摩擦头B预热至钎料熔点以上，将耐高温金属搅拌摩擦头B的锯齿形端面的尖头放入预置钎料D中并接触铝基复合材料或铝合金材料A的表面；

步骤三：向耐高温金属搅拌摩擦头B的上部施加一个垂直于待焊表面的力F；

步骤四：耐高温金属搅拌摩擦头B的锯齿形端面的尖头开始旋转摩擦去除铝基复合材料或铝合金材料A氧化膜，并且铝基复合材料或铝合金材料A与耐高温金属搅拌摩擦头B之间进行匀速相对运动，破碎的氧化膜经搅拌混合到液态的预置钎料D中，形成涂覆钎料C，涂覆钎料C保护被去除氧化膜的金属不被第二次氧化，直至整个待焊表面处理完毕；

步骤五：将涂覆钎料C的表面的大半部分涂层清除，将新的钎料涂覆在处理后的涂覆钎料C上，完成钎料涂覆。

本发明操作简单、设备成本低、铝合金及铝基复合材料去除氧化膜彻底、周期短、易实现自动化、液态的钎料保护去除氧化膜的母材表面不被重新氧化的优点，提高了现有钎焊方法的焊接质量。

附图说明

图1是旁边预置钎料方法示意图；图2是中间预置钎料方法示意图；图3是本发明结构示意图；图4是耐高温金属搅拌摩擦头B的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式步骤如下：

步骤一：通过控温系统E和加热系统R使铝基复合材料或铝合金材料A加热至钎料熔化温度，将钎料置于铝基复合材料或铝合金材料A的待焊面上熔化形成预置钎料D；

步骤二：耐高温金属搅拌摩擦头B预热至钎料熔点以上，将耐高温金属搅拌摩擦头B的锯齿形端面的尖头放入预置钎料D中并接触铝基复合材料或铝合金材料A的表面；

步骤三：向耐高温金属搅拌摩擦头B的上部施加一个垂直于待焊表面的力F；

步骤四：耐高温金属搅拌摩擦头B的锯齿形端面的尖头开始旋转摩擦去除铝基复合材料或铝合金材料A氧化膜，并且铝基复合材料或铝合金材料A与耐高温金属搅拌摩擦头B之间进行匀速相对运动，破碎的氧化膜经搅拌混合到液态的预置钎料D中，形成涂覆钎料C，涂覆钎料C保护被去除氧化膜的金属不被第二次氧化，直至整个待焊表面处理完毕；

步骤五：将涂覆钎料C的表面的大半部分涂层清除，将新的钎料涂覆在处理后的涂覆钎料C上，完成钎料涂覆。