专利名称：一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法
技术领域：
本发明涉及钎焊工艺技术领域，特别涉及一种空气气氛中铝材和 铜材的钎焊方法。
背景技术：
在自然界中，铜的导电性和导热性仅次于银而居第二位，铜与人的 亲和性仅次于钛。所以，铜在电的传输、热量交换和生活用品领域获 得了广泛的应用。但是，铜的过早、过度开发应用造成了铜的资源性 短缺，这就促使人们开始寻找铜的替代品。在已经发现的金属中，铝
的导电性和导热性仅次于银、铜、金，而居第四位。另一方面，i同在
地壳中的含量(质量分数)为0.01%，铝的含量高达7.45%。因此， 以铝代铜的研究和应用具有广泛的前景和深远的意义，有统计数据显 示，铝铜异种金属接头组合形式在21世纪的应用，将占到常用异种金 属接头组合形式的5.8%。在以铝代铜的应用中，铝铜的连接是必由之 路。
然而，由于铝的氧化问题，铝材的钎焊，特别是在空气气氛中的 钎焊， 一直都是钎悍领域的难点问题。为了克服铝材的氧化问题，目 前国内外的相关研究均是在真空或保护气氛中对铝材进行钎焊，但是 这种方法存在一定的局限性，既成本太高，不利于工业化生产。
发明内容
4针对现有技术在空气气氛中铝材的钎焊的氧化问题，本发明提供 一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，包括如下步骤
1) 铝材的清洗工艺为先用质量分数为10%的NaOH水溶液浸蚀 需钎焊的铝材10 20min，溶液温度为40 60°C，然后将需要钎焊的铝 材在体积比为3: 1的HN03与HF的混合酸液中浸蚀5 15min，浸蚀 温度为室温；
2) 铜材的清洗工艺为用体积比为l: 9的硝酸水溶液对需钎焊的 铜材进行浸泡，温度为室温，然后用蒸馏水对浸泡过的铜材冲洗0.5
3) 丝状钎料的清洗工艺为用砂纸对丝状丝状钎料进行打磨，将 其表面的氧化膜除去，然后用蒸馏水对浸泡过的铜材冲洗0.5 lmin;
4 )电镀采用瓦特溶液对需钎焊的铝材进行电镀，镀液pH值为 3.8 5.6;镀液温度为18 35°C;电流密度为0.08A/cm2;
5 )烘烤将电镀后的需钎焊的铝材由室温升至15(TC保温1.5h，升 温速率为10°C/min;
6)钎焊将钎剂均匀地涂于需钎焊的铝材和需钎焊的铜材的待焊 表面上，通过垫片厚度来调节铝材和铜材之间的焊缝间隙，控制间隙 范围在0. 2 0.3mm，将铝材、铜材以及丝状钎料放入空气炉中进行钎 焊。
本发明使用的丝状钎料是Sn-Pb共晶丝状钎料，使用的钎剂型号 为ND-620。
所述步骤l)的铝材的清洗工序，步骤2)的铜材的清洗工序，步骤3)的丝状钎料的清洗工艺顺序可以根据实际需要进行调整。 所述步骤4)在铝材上面电镀镍，镀镍层厚度为20pm。 所述步骤6)中钎焊温度为325"C，保温时间为40min，升温速率为
10°C/min。
本发明先对铝材进行清洗，然后通过在铝材上面电镀镍、烘烤， 获得与基体结合良好的镀镍层，避免了铝材在后续工艺中被氧化，然 后将将铝材、铜材以及丝状钎料按要求装配好后放入空气炉中进行钎 焊。实现了在空气气氛中铝材和铜材的钎焊，获得了性能良好的铝铜 钎焊接头，本发明的方法具有成本低，易于实现工业化生产的特点。
图1为本发明的工艺流程图 图2为钎焊试样装配示意图具体实施方式
实施例1
一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征在于，包括如下
1)铝材1的清洗工艺为先用质量分数为10X的NaOH水溶液浸 蚀需钎焊的铝材10min，溶液温度为60°C，然后将需要钎焊的铝材在体 积比为3: 1的HN03与HF的混合酸液中浸蚀5min，浸蚀温度为室温；
2 )铜材2的清洗工艺为用体积比为1: 9的硝酸水溶液对需钎焊 的铜材2进行浸泡，温度为室温，然后用蒸馏水对浸泡过的铜材2冲 洗0.5min;3) 丝状钎料的清洗工艺为用砂纸对丝状丝状钎料进行打磨，将 其表面的氧化膜除去，然后用蒸馏水对打磨过的丝状钎料冲洗0.5min;
4) 电镀采用瓦特溶液对需钎焊的铝材1进行电镀，镀液pH值为 3.8;镀液温度为18"C;电流密度为0.08A/cm2;
5) 烘烤将电镀后的铝材由室温升至15(TC保温1.5h，升温速率为 10°C/min;
6 )钎焊将钎剂均匀地涂于需钎焊的铝材1和需钎焊的铜材2的 待焊表面上，通过垫片4厚度来调节铝材和铜材之间的焊缝间隙，控 制间隙范围在0. 2mm，将铝材、铜材以及丝状钎料放入空气炉中进行钎 焊。
实施例2
一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征在于，包括如下步骤-1)铝材1的清洗工艺为先用质量分数为10%的NaOH水溶液浸 蚀需钎焊的铝材15min，溶液温度为50°C，然后将需要钎焊的铝材在体 积比为3: 1的HN03与HF的混合酸液中浸蚀10min,浸蚀温度为室 温；
2 )铜材2的清洗工艺为用体积比为1: 9的硝酸水溶液对需钎焊 的铜材2进行浸泡，温度为室温，然后用蒸馏水对浸泡过的铜材2冲 洗0.7min;
3) 丝状钎料的清洗工艺为用砂纸对丝状丝状钎料进行打磨，将 其表面的氧化膜除去，然后用蒸馏水对打磨过的丝状钎料冲洗0.7inin;
4) 电镀采用瓦特溶液对需钎焊的铝材l进行电镀，镀液pH值为4.5;镀液温度为25。C;电流密度为0.08A/cm2;
5 )烘烤将电镀后的铝材1由室温升至15(TC保温1.5h，升温速率 为10°C/min;
6 )钎悍将钎剂均匀地涂于需钎焊的铝材和需钎焊的铜材的待焊
表面上，通过垫片4厚度来调节铝材和铜材之间的焊缝间隙，控制间 隙范围在0. 25mm,将铝材、铜材以及丝状钎料放入空气炉中进行钎焊。 实施例3
一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征在于，包括如下步骤 1)铝材1的清洗工艺为先用质量分数为10X的NaOH水溶液浸 蚀需钎焊的铝材20min，溶液温度为40°C，然后将需要钎焊的铝材在体 积比为3: 1的HN03与HF的混合酸液中浸蚀15min，浸蚀温度为室 温；
2 )铜材2的清洗工艺为用体积比为1: 9的硝酸水溶液对需钎焊 的铜材进行浸泡，温度为室温，然后用蒸馏水对浸泡过的铜材2冲洗
3) 丝状钎料的清洗工艺为用砂纸对丝状丝状钎料进行打磨，将
其表面的氧化膜除去，然后用蒸馏水对打磨过的丝状钎料冲洗lmin;
4) 电镀采用瓦特溶液对需钎焊的铝材1进行电镀，镀液pH值为 5.6;镀液温度为35。C;电流密度为0.08A/cm2;
5 )烘烤将电镀后的铝材1由室温升至15(TC保温1.5h，升温速率 为10。C/min;
6 )钎焊将钎剂均匀地涂于需钎焊的铝材1和需钎焊的铜材2的待焊表面上，通过垫片4厚度来调节铝材和铜材之间的焊缝间隙，控 制间隙范围在0.3mm,将铝材、铜材以及丝状钎料放入空气炉中进行钎 焊。
本发明所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，使用的丝状钎 料3是Sn-Pb共晶丝状钎料
本发明所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，使用的钎剂是 ND-620钎剂。
本发明所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，所述步骤1 ) 的铝材1的清洗工序，步骤2)的铜材2的清洗工序，步骤3 )的丝 状钎料3的清洗工艺顺序可以根据实际需要进行调整。
本发明所述在铝材1上面电镀镍，镀镍层厚度为20)im。 本发明所述钎焊，钎焊温度为325'C，保温时间为40min，升温速 率为10°C/min。
权利要求
1.一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征在于，包括如下步骤1)铝材的清洗工艺为先用质量分数为10％的NaOH水溶液浸蚀需钎焊的铝材10～20min，溶液温度为40～60℃，然后将需要钎焊的铝材在体积比为3∶1的HNO3与HF的混合酸液中浸蚀5～15min，浸蚀温度为室温；2)铜材的清洗工艺为用体积比为1∶9的硝酸水溶液对需钎焊的铜材进行浸泡，温度为室温，然后用蒸馏水对浸泡过的铜材冲洗0.5～1min；3)丝状钎料的清洗工艺为用砂纸对丝状丝状钎料进行打磨，将其表面的氧化膜除去，然后用蒸馏水对打磨过的丝状钎料冲洗0.5～1min；4)电镀采用瓦特溶液对清洗过的需钎焊的铝材进行电镀，镀液pH值为3.8～5.6；镀液温度为18～35℃；电流密度为0.08A/cm2；5)烘烤将电镀后的铝材由室温升至150℃保温1.5h，升温速率为10℃/min；6)钎焊将钎剂均匀地涂于需钎焊的铝材和需钎焊的铜材的待焊表面上，通过垫片厚度来调节铝材和铜材之间的焊缝间隙，控制间隙范围在0.2～0.3mm，将铝材、铜材以及丝状钎料放入空气炉中进行钎焊。
2.根据权利要求1所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征在于所述步骤l)的铝材的清洗工序，步骤2)的铜材的清洗工序， 步骤3)的丝状钎料的清洗工艺的顺序可以根据实际需要进行调整。
3. 根据权利要求1所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征 在于所述步骤4)在铝材上面电镀镍，镀镍层厚度为20pm。
4. 根据权利要求1所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征 在于所述步骤6)中钎焊温度为325"C，保温时间为40min，升温速 率为10°C/min。
5. 根据权利要求1所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征 在于步骤6)中使用的丝状钎料是Sn-Pb共晶丝状钎料。
6. 根据权利要求l所述的空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，其特征 在于所述步骤6)中使用的钎剂是ND-620钎剂。
全文摘要
本发明涉及钎焊工艺技术领域，特别涉及一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法。包括如下步骤1)铝材的清洗；2)铜材的清洗工艺为；3)丝状钎料的清洗工艺为；4)电镀；5)烘烤；6)钎焊。本发明实现了在空气气氛中铝材和铜材的钎焊，本发明的方法具有成本低，易于实现工业化生产的特点。
文档编号B23K1/008GK101596632SQ20091002317
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者乔冠军, 杨明旭 申请人:西安交通大学