本發(fā)明涉及一種鍍鎳-鋅復(fù)合鍍層的鋼/鋁釬焊方法，屬于異種材料連接領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，能源危機(jī)與環(huán)境問題越來越嚴(yán)重，在保證安全性能的前提下，輕量化已經(jīng)成為一種必然趨勢。而鋁/鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點，在航空航天、船舶、汽車制造等領(lǐng)域正日益受到廣泛的關(guān)注，顯示出良好的應(yīng)用前景。

然而，鋼/鋁異種金屬由于熱物理化學(xué)性能的差異，且在焊接過程中極易形成脆性金屬間化合物。采用釬焊是抑制鋼/鋁異種金屬焊接脆性金屬間化合物形成的有效方法，但是不能完全避免。而且液態(tài)鋁在固態(tài)鋼表面的潤濕鋪展性較差，采用釬焊的方法時必須使用釬劑或鋼表面鍍鋅。傳統(tǒng)鍍鋅鋼雖然能夠提高耐腐蝕性并提高鋼/鋁的可焊性，但對于導(dǎo)致焊接接頭強(qiáng)度不足的金屬間化合物層的問題收效甚微。因此，在改善液態(tài)鋁對固態(tài)鋼表面的潤濕鋪展性的基礎(chǔ)上，改善鋼/鋁冶金反應(yīng)和是鋼/鋁異種金屬焊接亟待解決的問題。

本發(fā)明提出一種新的鋼母材鍍鎳-鋅復(fù)合鍍層的釬焊方法，同時實現(xiàn)鍍鋅層促進(jìn)液態(tài)鋁的潤濕鋪展與鍍鎳層抑制/改性脆性金屬間化合物雙重功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中釬焊技術(shù)應(yīng)用于鋁合金和鋼材焊接時接頭產(chǎn)生的脆性金屬間化合物以及釬料鋪展不充分的缺陷，通過引入鍍鎳層來抑制鋼/鋁元素的擴(kuò)散，緩解反應(yīng)的進(jìn)行，通過改善冶金反應(yīng)來提高接頭力學(xué)性能。而鋅元素由于熔點低，在熱源的影響下形成液態(tài)鋅層影響釬料在母材上的流動，進(jìn)而提高釬料在母材上的潤濕性，實現(xiàn)無釬劑連接，而本發(fā)明將鍍鎳層與鍍鋅層的優(yōu)點相結(jié)合，從而提供一種提高接頭性能以及釬料在母材上鋪展性的焊接前母材處理方法。

一種鍍鎳-鋅復(fù)合鍍層的鋼/鋁釬焊方法，其特征在于：具體步驟如下：

a.在鋼母材的焊接面上電鍍形成鍍鎳層，其厚度為0.1μm～300μm；

b.在帶有鎳鍍層的鋼母材的焊接面上電鍍形成鍍鋅層其厚度為0.1μm～300μm；

c.焊接。

進(jìn)一步的，鍍鎳層和鍍鋅層涉及的方法包括電鍍、化學(xué)鍍、熱浸鍍、化學(xué)氣相沉積、磁控濺射、熱噴涂方法。

進(jìn)一步的，步驟c所述的焊接包括爐中釬焊、感應(yīng)釬焊、火焰釬焊、電弧焊、激光焊以及各種復(fù)合熱源焊接方法。

本發(fā)明提供的鋼母材鍍鎳/鋅復(fù)合鍍層的鋼/鋁連接方法，具有以下特點：

在接頭處鍍鎳層參與了反應(yīng)，有效阻隔焊接過程中鋼/鋁元素的擴(kuò)散，抑制了鋼/鋁脆性金屬間化合物的生成，改善冶金反應(yīng)，提高接頭力學(xué)性能；最外層鍍鋅層的加入使得釬料與熔化的鋅熔合，借助熔化的鋅元素良好的流動性使得釬料在鋼母材上的鋪展性得到了顯著提高，實現(xiàn)了無釬劑連接。此外，使用該方法的焊接溫度需在420℃以上，以保證鍍鋅層能夠熔化發(fā)揮作用。

附圖說明

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易理解，下面根據(jù)本發(fā)明的特點并結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中：

圖1為本發(fā)明在鋼母材上形成鎳-鋅復(fù)合鍍層的示意圖，圖中標(biāo)記表示為：1-鋼母材；2-鍍鎳層；3-鍍鋅層。

圖2為采用本發(fā)明提供的方法對鋼鋁進(jìn)行焊接，連接方式為對接的示意圖，圖中標(biāo)記表示為：4-焊絲輸送裝置；5-熱源；6-對接部位放大示意圖；7-帶有鎳/鋅復(fù)合鍍層的鋼板；8-鋁板。

圖3為采用本發(fā)明提供的方法對鋼鋁進(jìn)行焊接，連接方式為搭接的示意圖，圖中標(biāo)記表示為：9-焊絲輸送裝置；10-熱源；11-搭接部位放大示意圖；12-帶有鎳/鋅復(fù)合鍍層的鋼板；13-鋁板。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明不僅僅局限于以下實施例。

【實施例1】

實施例提供一種用于鋁合金板和鋼板采用激光-cmt復(fù)合焊接方法對q235鋼板和5052鋁合金進(jìn)行有效連接的方法，接頭形式為對接，其中所述焊接前母材處理方法以及焊接過程包括以下步驟：

a.將鋼板、鋁板打磨光滑，丙酮去油污；

b.將處理干凈的鋼板經(jīng)酸洗、活化后浸入含鎳的電解液中，制備厚度為0.1μm～300μm的鎳層；

c.將鍍鎳后的鋼板沖洗干凈后，侵入含鋅的電解液中，在鍍鎳的鋼板上制備厚度為0.1μm～300μm的鍍鋅層；

d.將處理好的鋼板與鋁板以對接的形式裝夾在工作臺上，兩板之間無間隙，激光光板和焊槍對準(zhǔn)兩板對接處；

e.調(diào)整cmt焊機(jī)參數(shù)，激光功率以及焊接速度進(jìn)行焊接。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種鋼母材鍍鎳/鋅復(fù)合鍍層的鋼/鋁釬焊方法，屬于異種材料連接領(lǐng)域，其特征是在鋼母材的焊接面上電鍍形成厚度為0.1μm～300μm的鍍鎳層；然后在帶有鎳鍍層的鋼母材的焊接面上電鍍形成厚度為0.1μm～300μm的鍍鋅層，最后焊接。在焊接過程中，通過鍍鎳層來抑制鋼/鋁元素的擴(kuò)散，緩解反應(yīng)的進(jìn)行，通過改善冶金反應(yīng)來提高接頭力學(xué)性能；此外，外層鍍鋅層在焊接時熔化與釬料熔合，使得釬料在鋼母材上的鋪展性得到了顯著提高，實現(xiàn)無釬劑連接。獲得高質(zhì)量的接頭。

技術(shù)研發(fā)人員：陳樹海;李巖;黃繼華;楊健
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.22
技術(shù)公布日：2017.10.20