[发明专利]一种异种金属薄膜的激光焊接方法及系统

说明书

本发明提供一种异种金属薄膜的激光焊接方法及系统，根据焊接需求设置焊接形状、面积，并确定激光焊接路线；将待焊接的金属薄膜上下叠放，其中熔点高的金属薄膜位于上方，熔点低的金属薄膜位于下方；熔点高的金属薄膜的厚度小于等于100μm；设置激光参数，使得激光按照焊接路线照射在所述熔点高的金属薄膜上并扫描；采用短脉宽、高频率的激光，同时获得的激光峰值能量大小使得熔点高的金属薄膜能够瞬时加热熔化而不被击穿，激光余热向下传导使得熔点低的金属薄膜熔化，两金属薄膜融化部分形成熔池，从而完成焊接。本发明能有效减小上层金属薄膜受热弯曲，最终实现异种金属薄膜的焊接。

技术领域

本发明属于金属薄膜激光焊接技术领域，具体涉及一种异种金属薄膜的激光焊接方法及系统。

背景技术

在工业领域中，铝与铜都是良好的导电材料。由于铝比铜的密度小(铝的密度仅为铜的1/3)，价格便宜、资源丰富，因此在很多情况下可以代替铜使用，这样不仅能降低成本、减轻产品质量，还能合理利用资源。但铝的电阻率比铜大60％，因此铝的导电性比铜差，且其强度较低，因此以铝代铜又有一定的缺点。为了充分利用铜与铝各自的优异性能，通常需要将铜与铝连接在一起，制成铜与铝的复合结构，以便在海洋、石油、化工、电子等领域得到广泛的应用。在实际生产中广泛采用钎焊、扩散焊、压力焊等实现它们的连接。

1、传统上常用挂锡和熔锡的方法焊接铜铝，这种方法成型不好，没有很好的强度，由于锡的熔点低又不能焊接在高温工作下的工件，所以此种工艺只适合低温条件下的小工件上使用(只适用于多股铜线和小规格铝漆包线的焊接)，很难应用到其它产品的生产中。

2、用熔化焊、摩擦焊、冷压焊、爆炸焊、电子束焊、超声波焊等焊接方法焊接铜铝，焊接出来的接头脆性大,易产生裂纹且焊缝易产生气孔，焊接起来的工件难免出现断裂，出现断裂后就可能使导电体断路、使管道泄露，所以往往达不到实际生产中要求的效果。

3、用钎焊(通常用火焰钎焊、炉中钎焊和高频钎焊等)把铜和铝焊接在一起，通过钎焊工艺把钎料作为中间介质把铜和铝焊接在一起(实际上是发生冶金反应，钎料通过毛细作用渗入铜材和铝材分子结构中)，焊接后接头成型较好，抗拉抗剪性能及导电性耐腐蚀性好，是目前常用的铜铝焊接方法，市场上能用于铜铝焊接的钎料有铜铝焊丝、铜铝焊膏等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种异种金属薄膜的激光焊接方法及系统，能够很好的将异种金属焊接在一起。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种异种金属薄膜的激光焊接方法，本方法包括以下步骤：

S1、根据焊接需求设置焊接形状、面积，并确定激光焊接路线；

S2、将待焊接的金属薄膜上下叠放，其中熔点高的金属薄膜位于上方，熔点低的金属薄膜位于下方；所述熔点高的金属薄膜的厚度小于等于100μm；

S3、设置激光参数，使得激光按照焊接路线照射在所述熔点高的金属薄膜上并扫描；其中，采用短脉宽、高频率的激光，同时获得的激光峰值能量大小使得所述熔点高的金属薄膜能够瞬时加热熔化而不被击穿，激光余热向下传导使得熔点低的金属薄膜熔化，两金属薄膜融化部分形成熔池，从而完成焊接。

按上述方法，所述的激光焊接路线包括至少一个焊点，每个焊点的激光焊接线路为从内到外或者从外到内的、不间断无重合点的螺旋线型，螺旋线型的最大直径为焊点直径；焊点的最小直径范围为0.5-1.5mm，相邻螺旋线之间的间距为0.1-0.5mm；焊点之间直接跳转焊接。

按上述方法，所述的S2中，待焊接的金属薄膜处于负压状态，使得叠放的金属薄膜之间贴合。

按上述方法，所述的S3中激光参数包括脉冲宽度、频率和扫描速度；其中，所述的熔点高的金属薄膜为铜膜，对应激光的脉冲宽度为2-20ns，频率为500-1000KHz，扫描速度为30-100mm/s。