一种镀镍‑锌复合镀层的钢/铝钎焊方法与流程

本发明涉及一种镀镍-锌复合镀层的钢/铝钎焊方法，属于异种材料连接领域。

背景技术：

近年来，能源危机与环境问题越来越严重，在保证安全性能的前提下，轻量化已经成为一种必然趋势。而铝/钢复合结构具有质量轻、强度高等优点，在航空航天、船舶、汽车制造等领域正日益受到广泛的关注，显示出良好的应用前景。

然而，钢/铝异种金属由于热物理化学性能的差异，且在焊接过程中极易形成脆性金属间化合物。采用钎焊是抑制钢/铝异种金属焊接脆性金属间化合物形成的有效方法，但是不能完全避免。而且液态铝在固态钢表面的润湿铺展性较差，采用钎焊的方法时必须使用钎剂或钢表面镀锌。传统镀锌钢虽然能够提高耐腐蚀性并提高钢/铝的可焊性，但对于导致焊接接头强度不足的金属间化合物层的问题收效甚微。因此，在改善液态铝对固态钢表面的润湿铺展性的基础上，改善钢/铝冶金反应和是钢/铝异种金属焊接亟待解决的问题。

本发明提出一种新的钢母材镀镍-锌复合镀层的钎焊方法，同时实现镀锌层促进液态铝的润湿铺展与镀镍层抑制/改性脆性金属间化合物双重功能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中钎焊技术应用于铝合金和钢材焊接时接头产生的脆性金属间化合物以及钎料铺展不充分的缺陷，通过引入镀镍层来抑制钢/铝元素的扩散，缓解反应的进行，通过改善冶金反应来提高接头力学性能。而锌元素由于熔点低，在热源的影响下形成液态锌层影响钎料在母材上的流动，进而提高钎料在母材上的润湿性，实现无钎剂连接，而本发明将镀镍层与镀锌层的优点相结合，从而提供一种提高接头性能以及钎料在母材上铺展性的焊接前母材处理方法。

一种镀镍-锌复合镀层的钢/铝钎焊方法，其特征在于：具体步骤如下：

a.在钢母材的焊接面上电镀形成镀镍层，其厚度为0.1μm～300μm；

b.在带有镍镀层的钢母材的焊接面上电镀形成镀锌层其厚度为0.1μm～300μm；

c.焊接。

进一步的，镀镍层和镀锌层涉及的方法包括电镀、化学镀、热浸镀、化学气相沉积、磁控溅射、热喷涂方法。

进一步的，步骤c所述的焊接包括炉中钎焊、感应钎焊、火焰钎焊、电弧焊、激光焊以及各种复合热源焊接方法。

本发明提供的钢母材镀镍/锌复合镀层的钢/铝连接方法，具有以下特点：

在接头处镀镍层参与了反应，有效阻隔焊接过程中钢/铝元素的扩散，抑制了钢/铝脆性金属间化合物的生成，改善冶金反应，提高接头力学性能；最外层镀锌层的加入使得钎料与熔化的锌熔合，借助熔化的锌元素良好的流动性使得钎料在钢母材上的铺展性得到了显著提高，实现了无钎剂连接。此外，使用该方法的焊接温度需在420℃以上，以保证镀锌层能够熔化发挥作用。

附图说明

为了使本发明的内容更容易理解，下面根据本发明的特点并结合附图，对本发明做进一步详细的说明，其中：

图1为本发明在钢母材上形成镍-锌复合镀层的示意图，图中标记表示为：1-钢母材；2-镀镍层；3-镀锌层。

图2为采用本发明提供的方法对钢铝进行焊接，连接方式为对接的示意图，图中标记表示为：4-焊丝输送装置；5-热源；6-对接部位放大示意图；7-带有镍/锌复合镀层的钢板；8-铝板。

图3为采用本发明提供的方法对钢铝进行焊接，连接方式为搭接的示意图，图中标记表示为：9-焊丝输送装置；10-热源；11-搭接部位放大示意图；12-带有镍/锌复合镀层的钢板；13-铝板。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

【实施例1】

实施例提供一种用于铝合金板和钢板采用激光-cmt复合焊接方法对q235钢板和5052铝合金进行有效连接的方法，接头形式为对接，其中所述焊接前母材处理方法以及焊接过程包括以下步骤：

a.将钢板、铝板打磨光滑，丙酮去油污；

b.将处理干净的钢板经酸洗、活化后浸入含镍的电解液中，制备厚度为0.1μm～300μm的镍层；

c.将镀镍后的钢板冲洗干净后，侵入含锌的电解液中，在镀镍的钢板上制备厚度为0.1μm～300μm的镀锌层；

d.将处理好的钢板与铝板以对接的形式装夹在工作台上，两板之间无间隙，激光光板和焊枪对准两板对接处；

e.调整cmt焊机参数，激光功率以及焊接速度进行焊接。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种钢母材镀镍/锌复合镀层的钢/铝钎焊方法，属于异种材料连接领域，其特征是在钢母材的焊接面上电镀形成厚度为0.1μm～300μm的镀镍层；然后在带有镍镀层的钢母材的焊接面上电镀形成厚度为0.1μm～300μm的镀锌层，最后焊接。在焊接过程中，通过镀镍层来抑制钢/铝元素的扩散，缓解反应的进行，通过改善冶金反应来提高接头力学性能；此外，外层镀锌层在焊接时熔化与钎料熔合，使得钎料在钢母材上的铺展性得到了显著提高，实现无钎剂连接。获得高质量的接头。

技术研发人员：陈树海;李岩;黄继华;杨健
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2017.06.22
技术公布日：2017.10.20