专利名称：银基材料与纯铝材料的焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种银基材料的焊接方法。
背景技术：
文献l "AgNi系列触头在直流等负载下的电侵蚀特点，李恒，侯月宾，《电工材料》，3， 2005, p.12 14, 25"公开了AgNi系列触头在直流等负载下的电侵蚀特点。
文献2 "反应合成AgSn02电接触,材料的电接触性能研究，刘方方，陈敬超，郭迎春，耿 永红，管伟明，《稀有金属》，31， 2007， p.486 490"公开了一种AgSn02电接触材料的电 接触性能，上述文献表明，Ag基材料具有良好的导电、导热性，接触电阻低而稳定，并且电 弧在其表面运动性好，弧根能够迅速移动而不会停滞灼烧，电腐蚀小且均匀，同时材料本身 机械加工性良好。正是因为Ag基材料具有上述优点，而被选作大功率开关触头材料。但是Ag 基材料价格昂贵，若整个触头全部采用此材料，则触头造价极高，难以进行工程应用。因此， 目前工程上广泛采用的方法是仅在工作区域，即触头接触界面及附近区域采用Ag基材料， 基体区域，.即除触头外的其余部分采用导电性仅次于银且价格较低的铜进行替代，然后通过 焊接的方法将工作、基体两区域连接，最终构成复合结构触头。
由于触头基体材料的用量较大，为了进一步降低成本，同时为了降低触头的重量，提高 触头开、合动作的响应速度，采用等体积价格约为Cu的1/10，密度小于Cu的l/3的纯Al作为基 体材料。
Ag基材料-Al复合结构触头制造中，公知的方法是采用爆炸焊方法，尽管爆炸焊的连接强 度较高，接头抗拉强度70 85MPa，但存在以下明显的缺点.焊后零件的变形过大，需要焊后 机加使焊件达到相应的尺寸要求，所以，材料浪费较大，特别是Ag基材料这一贵重材料利用 率只有50%左右；同时由于爆炸焊是一种相对危险的特种加工工艺，需要复杂的焊前准备与 特殊的施焊场所，因此生产效率较低， 一般为每月每人施焊面积为lm2。
发明内容
为了克服现有技术接头抗拉强度低以及Ag基材料的利用率低的不足，本发明提供一种 银基材料与纯铝材料的焊接方法，采用固相扩散焊或者瞬间液相扩散焊的方法，可以提高接 头抗拉强度，同时提高Ag基材料的利用率，降低焊接成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案 一种银基材料与纯铝材料的焊接方法，其特 点是包括下述步骤
(a)在待焊纯A1材料的焊接面上，加工一个与待焊Ag基材料截面尺寸等大的定位槽;
(b) 将经过处理的Ag基材料放入经过处理的纯Al材料上的定位槽后，整体置于真空 扩散焊炉内的上、下压头之间，在上压头与Ag基材料、下压头与纯A1材料之间放置阻焊层， 施加预压力0.8 1.2MPa;
(c) 对真空扩散焊炉抽真空，当真空度达到3.0x10—s 4.0xl(^Pa时，开始加热；
(d) 采用固相扩散焊，将温度由室温升至520 55(TC，加压3-4MPa，保温6(K120min， 保温结束后随炉冷却，且保持压力不变；
(e) 或者采用瞬间液相扩散焊，将温度由室温升至500 520°C，加压4 6MPa,保温 60 80min,保温结束后，卸掉压力，继续升温至575~590°C保温，保温时间为20 40min,保 温结束后随炉冷却。
本发明的有益效果是由于采用固相扩散焊或者瞬间液相扩散焊的方法对银基材料与纯 铝进行焊接，与现有技术爆炸焊接方法相比，使得接头抗拉强度由现有技术的70 85MPa提高 到8K104MPa; Ag基材料的利用率由现有技术的50X提高到90 100W，由于Ag基材料成本 占整个触头材料成本的85%左右，因此，Ag基材料利用率的提高使触头材料成本降低了40M 左右；此外，本发明与现有技术爆炸焊接方法相比，无需复杂的焊前准备及特殊的施焊场所， 因此生产效率较高， 一般为每月每人施焊面积为6 8m2，是爆炸焊接方法的6 8倍。 '
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图是本发明银基材料与纯铝的焊接方法用装卡结构。
图中，l-上压头，2-Ag基材料，3-纯Al材料，4-阻焊层材料，5-下压头，6-定位槽。
具体实施例方式
以下实施例参照附图。
实施例1: Ag基材料AglONi与纯铝材料的固相扩散焊接。
在待焊纯Al材料3的焊接表面上，加工出与待焊Ag基材料2-AglONi截面尺寸等大的 定位槽6，用于Ag基材料2-AglONi在纯Al材料3上的装卡定位，定位槽6深度为Ag基材 料2-AglONi厚度的1/3。
用钢刷清理纯A1材料3待焊表面，即定位槽6的底部及侧壁；用2000#SiC砂纸打磨Ag 基材料2-AglONi待焊接面。将经过钢刷清理纯Al材料3和经过砂纸打磨Ag基材料2-AglONi 放入乙醇中超声波清洗5min，冷风吹干。将Ag基材料2-AglONi装入位于纯Al材料3上的 定位槽6内，放入真空扩散焊炉的上压头1 、下压头5之间，并在上压头1与Ag基材料2-AglONi 之间，以及下压头5与纯Al材料3之间插入阻焊层材料4-陶瓷。阻焊层材料4对被焊件施加 lMPa预压力后，关闭真空炉门，抽真空。当真空度达到3.0xl(^Pa时，开始加热；当温度达
到520。C时，施加4MPa的压力，保温120min;保温结束后，随炉冷却，且冷却过程中压力 保持不变，
经测试，接头抗拉强度81MPa，接头总变形量为4.65%，且仅需对纯铝材料进行少许机 械加工，就可满足触头零件的尺寸要求。此方法的生产效率每月每人施焊面积为6m2。 实施例2: Ag基材料AglONi与纯铝材料的瞬间液相扩散焊接。
在待焊纯Al材料3的焊接表面上，加工出与待焊Ag基材料2-AglONi截面尺寸等大的 定位槽6，用于Ag基材料2-AglONi在纯Al材料3上的装卡定位，定位槽6深度为Ag基材 料2-AglONi厚度的1/3。
用钢刷清理纯A1材料3待焊表面，即定位槽6的底部及侧壁；用2000#SiC砂纸打磨Ag 基材料2-AglONi待焊接面。将经过钢刷清理纯Al材料3和经过砂纸打磨Ag基材料2-AglONi 放入乙醇中超声波清洗5min，冷风吹干。将Ag基材料2-AglONi装入位于纯Al材料3上的 定位槽6内，放入真空扩散焊炉的上压头1 、下压头5之间，并在上压头1与Ag基材料2-AglONi 之间，以及下压头5与纯Al材料3之间插入阻焊层材料4-云母。阻焊层材料4对被焊件施加 lMPa预压力后，关闭真空炉门，抽寘空。当真空度达到3.5xl(^Pa时，开始加热；当温度达 到530。C时，施加4MPa的压力，保温80min;保温结束后，卸掉压力，继续升温至575。C， 保温时间为40min，保温结束后随炉冷却。
经测试，接头抗拉强度104MPa，接头变形量4.93%，且仅需对纯铝材料进行少许机械加 工，就可满足触头零件的尺寸要求。此方法的生产效率每月每人施焊面积为6m2。
实施例3: Ag基材料AgSn02与纯铝材料的固相扩散焊接。
在待焊纯Al材料3的焊接表面上，加工出与待焊Ag基材料2-AgSn02截面尺寸等大的 定位槽6，用于Ag基材料2-AgSn02在纯Al材料3上的装卡定位，定位槽6深度为Ag基材 料2-AgSn02厚度的2/5。
用钢刷清理纯A1材料3待焊表面，即定位槽6的底部及侧壁；用2000#SiC砂纸打磨Ag 基材料2-AgSn02待焊接面。将经过钢刷清理纯Al材料3和经过砂纸打磨Ag基材料2-AgSn02 放入乙醇中超声波清洗5min，冷风吹干。将Ag基材料2-AgSn02装入位于纯Al材料3上的 定位槽6内，放入真空扩.散焊炉的上压头1 、下压头5之间，并在上压头1与Ag基材料2-AgSn02 之间，以及下压头5与纯Al材料3之间插入阻焊层材料4-云母。阻焊层材料4对被焊件施加 lMPa预压力后，关闭真空炉门，抽真空。当真空度达到3.5xlO—Spa时，开始加热；当温度达 到540。C时，施加3MPa的压力，保温80min;保温结束后，随炉冷却，且冷却过程中压力 保持不变。
经测试，接头抗拉强度89MPa，接头变形量5.86%。且仅需对纯铝材料进行少许机械加
工，就可满足触头零件的尺寸要求。此方法的生产效率每月每人施焊面积为8tn2。 实施例4: Ag基材料AgSn02与纯铝材料的瞬间液相扩散焊接。
在待焊纯Al材料3的焊接表面上，加工出与待焊Ag基材料2-AgSn02截面尺寸等大的 定位槽6，用于Ag基材料2-AgSn02在纯Al材料3上的装卡定位，定位槽6深度为Ag基材 料2-AgSn02厚度的2/5。
用钢刷清理纯A1材料3待焊表面，即定位槽6的底部及侧壁；用2000#SiC砂纸打磨Ag 基材料2-AgSn02待焊接面。将经过钢.刷清理纯Al材料3和经过砂纸打磨Ag基材料2-AgSn02 放入乙醇中超声波清洗5min，冷风吹干。将Ag基材料2-AgSn02装入位于纯Al材料3上的 定位槽6内，放入真空扩散悍炉的上压头1、下压头5之间，并在上压头1与Ag基材料2-AgSn02 之间，以及下压头5与辣Al材料3之间插入阻焊层材料4-陶瓷。阻焊层材料4对被焊件施加 lMPa预压力后，关闭真空炉门，抽真空。当真空度达到4.0xl(^Pa时，开始加热；当温k达 到500。C时，施加6MPa的压力，保温60min;保温结束后，卸掉压力，继续升温至590°C, 保温时间为20min，保温结束后随炉冷却。
经测试，接头抗拉强度94MPa，接头变形量4.63%。且仅需对纯铝材料进行少许机械加 工，就可满足触头零件的尺寸要求。此方法的生产效率每月每人施焊面积为8m2。
权利要求
1、一种银基材料与纯铝材料的焊接方法，其特征在于包括下述步骤(a)在待焊纯Al材料的焊接面上，加工一个与待焊Ag基材料截面尺寸等大的定位槽；(b)将经过处理的Ag基材料放入经过处理的纯Al材料上的定位槽后，整体置于真空扩散焊炉内的上、下压头之间，在上压头与Ag基材料、下压头与纯Al材料之间放置阻焊层，施加预压力0.8～1.2MPa；(c)对真空扩散焊炉抽真空，当真空度达到3.0×10-3～4.0×10-3Pa时，开始加热；(d)采用固相扩散焊，将温度由室温升至520～550℃，加压3～4MPa，保温60～120min，保温结束后随炉冷却，且保持压力不变；(e)或者采用瞬间液相扩散焊，将温度由室温升至500～520℃，加压4～6MPa，保温60～80min，保温结束后，卸掉压力，继续升温至575～590℃保温，保温时间为20～40min，保温结束后随炉冷却。
2、 根据权利要求l所述的银基材料与纯铝材料的焊接方法，其特征在于所述的定位槽， 其深度为Ag基材料厚度加1/3 2/5 。
3、 根据权利要求l所述的银基材料与纯铝材料的焊接方法，其特征在于所述的阻焊层， 其材料是陶瓷或者云母。
全文摘要
本发明公开了一种银基材料与纯铝材料的焊接方法，首先在待焊纯Al材料的焊接面上，加工一个与待焊Ag基材料截面尺寸等大的定位槽；将经过处理的Ag基材料放入经过处理的纯Al材料上的定位槽后，整体置于真空扩散焊炉内的上、下压头之间，在上压头与Ag基材料、下压头与纯Al材料之间放置阻焊层，施加预压力；然后采用固相扩散焊或者瞬间液相扩散焊方法焊接银基材料与纯铝材料。由于采用固相扩散焊或者瞬间液相扩散焊的方法对银基材料与纯铝进行焊接，与现有技术爆炸焊接方法相比，接头抗拉强度由现有技术的70～85MPa提高到81～104MPa；Ag基材料的利用率由现有技术的50％提高到90～100％。
文档编号B23K20/24GK101337305SQ20081015060
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月13日 优先权日2008年8月13日
发明者张赋升, 李京龙, 熊江涛 申请人:西北工业大学