[发明专利]一种镁合金与纯铜或铜合金的扩散焊接方法

说明书

本发明公开了一种镁合金与纯铜或铜合金的扩散焊接方法，采用一种互不固溶合金材料作为中间层材料，利用真空扩散焊技术对镁合金和铜或铜合金进行焊接。该互不固溶合金包含有高熔点组分金属和低熔点组分金属，其中低熔点组分的金属在真空扩散焊接温度下将作为液态活性因子，促进原子的扩散过程，从而形成良好的焊接接头，本发明可减少实验成本，降低对设备的要求，节省实验周期，工艺简单有效。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种镁合金与纯铜或铜合金的扩散焊接方法。

背景技术

镁合金具有高的比强度、比刚度、导电性能好、电磁屏蔽性强和易切削加工的优点。铜及铜合金具有优良的导电性，稳定性好，抗腐蚀性强。因此将镁铜异种金属实现优质连接具有重要意义，可以满足在特殊环境下的服役需求。作为一种迅速崛起的新型绿色工程结构材料，镁合金在航空航天、国防、汽车工业、电子通讯等领域都具有广阔的应用前景。而镁合金的发展及应用离不开连接问题，良好的连接是简化产品设计、降低产品成本的有效措施之一，因此连接技术的发展将直接影响镁合金的广泛应用。

镁铜连接技术的难点主要有以下几点：1)固态下镁与铜的互溶性很小，物理性能差异较大，例如铜的熔点为1083℃，而镁的熔点为650℃，铜的线膨胀系数为16.610^-6k^-1,而镁的线膨胀系数25.810^-6k^-1,铜的热导率为359.2jkg^-1k^-1，而镁的热导率为144.6jkg^-1k^-1。这些原因将导致焊后的残余应力，使接头性能下降。2)化学性能差异，两者的晶格类型，晶格常数，原子半径不同。3)镁与氧的亲和力极强，易与氧结合形成稳定的氧化膜，在扩散焊的开始阶段难以破坏和蒸发，使元素扩散受到阻碍。4)为了避免镁合金晶粒的过度长大，扩散焊温度不应高于500℃，而阿雷尼乌斯公式表明，大多数固相金属材料无法在这样的温度下得到较高的扩散系数。

目前有一种采用磁控溅射或者热浸镀的方法，在扩散面上预先沉积一层镀层，作为中间层材料，然后进行扩散焊接，但是该方法对设备要求较高，工艺复杂；目前也有一种在不同温度下二次扩散焊接的方法，然而二次扩散焊接的周期较长。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术中镁铜连接存在的技术难点以及现有技术存在的问题，本发明采用一种互不固溶合金材料作为中间层材料，利用真空扩散焊技术对镁合金和铜或铜合金进行焊接，工艺简单，周期较短，得到机械性能较好的焊接接头。

本发明采用的技术方案如下：

一种镁合金与纯铜或铜合金的扩散焊接方法，该方法以互不固溶合金材料为中间层材料，所述中间层材料包括金属A和金属B，其中金属A的熔点高于金属B，利用真空扩散焊技术对镁合金和铜或铜合金进行焊接，且扩散焊接时的温度在A、B金属熔点之间，具体包括以下步骤：

S1.将金属A以质量占中间层材料总质量的98-99.5％熔炼成液态，然后加入金属B粉末，搅拌均匀，浇铸入模具中，加工成薄层即得中间层材料；

S2.对镁合金、纯铜或铜合金以及中间层材料进行打磨和抛光，然后进行超声清洗；

S3.将清洗后的镁合金、纯铜或铜合金以及中间层材料取出吹干，并迅速将中间层材料放置在镁合金和纯铜或铜合金之间，装配固定，进行真空扩散焊接。

本发明以一种互不固溶合金材料作为中间层材料，利用真空扩散焊技术对镁合金和铜或铜合金进行焊接，其中低熔点组分的金属在真空扩散焊接温度下将作为液态活性因子，促进原子的扩散过程，从而形成机械性能较好的焊接接头。

进一步地，真空扩散焊接的条件为：首先抽真空，以15-30℃/min的升温速度将温度升至焊接温度，并施加2-5Mpa压力，保温15-90min，保温结束以后冷却到150℃以下，停止抽真空。