喷涂紫铜层焊接方法与流程

本发明涉及一种焊接方法，尤其涉及一种喷涂紫铜层焊接方法，属于焊接技术领域。

背景技术：

目前，一般铜材的焊接大都采用钨极氩弧焊等焊接方法，但该方法存在焊接成本高，氩气昂贵，设备复杂、生产效率低等不足，且焊接后容易出现裂纹、气孔等缺陷。也有的采用锡焊，利用电烙铁熔化焊锡实现两个铜质电极的连接。但是在大电流的情况下，或者某些高温的特殊场合，锡的熔点过低，存在熔化的风险，而添加的耐高温焊料大多都含有铅等对人体有害的物质。锡焊工艺不利于生产过程中的自动化，由于很难布置阻焊等结构，且焊接面积较大，因而用量把控困难。普通焊锡不适用于高温环境(200度以上)的电加热层电极的连接，添加其他元素的耐高温的焊料，铅的含量非常高，且铅是对人身体有害元素，因而不能满足相关无铅要求的标准，再者铜的导热系数非常高，焊接时，焊接区域的温度不好控制，很容易出现焊接缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种喷涂紫铜层焊接方法，实现汽车加热器电极部件中喷涂紫铜和冲压紫铜的焊接，不添加焊料，满足无铅的焊接工艺，焊接后能够承受高的温度冲击，焊接质量符合汽车加热器加热层电极的使用要求。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种喷涂紫铜层焊接方法，将喷涂紫铜层3与紫铜带2焊接，包括以下步骤：

1)以等离子热喷涂方式将紫铜粉末熔融粘接在覆盖于铝底基5上的陶瓷绝缘层4上，形成喷涂紫铜层3；

2)将紫铜带2置于喷涂紫铜层3上，使用脉冲激光器，将脉冲激光器的激光头1对准紫铜带2，焦距为正离焦，焊接时间依次为T₁、T_p、T₂、T₃；

3)第一阶段加热阶段，即紫铜带2与喷涂紫铜层3的升温阶段，焊接时间为T₁+T_p，为整个焊接时间的1/2，焊接电流为焊接峰值功率时电流大小；

4)第二阶段紫铜熔化阶段，焊接时间为T₂，焊接电流为第一阶段加热阶段焊接峰值电流的1/3至1/2，焊接时间T₂为T₁+T_p的1/2，完成紫铜带2和喷涂紫铜层3二者的焊接；

5)第三阶段缓慢冷却阶段，焊接时间为T₃，焊接电流为第二阶段紫铜熔化阶段焊接电流的1/2，焊接时间T₃大于或等于焊接时间T₂。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述喷涂紫铜层焊接方法，所述步骤1)以等离子热喷涂方式直接将紫铜粉末熔融粘接在铝底基5上，形成喷涂紫铜层3。

前述喷涂紫铜层焊接方法，所述紫铜带2的厚度小于喷涂紫铜层3的厚度。

前述喷涂紫铜层焊接方法，所述步骤2)将脉冲激光器的激光头1对准紫铜带2，焦距为正离焦，值为2mm。

前述喷涂紫铜层焊接方法，所述第一阶段加热阶段，焊接时间T₁+T_p为1ms,焊接电流大小为250A；所述第二阶段紫铜熔化阶段，焊接时间T₂为0.5ms，焊接电流大小为85A；所述第三阶段缓慢冷却阶段，焊接时间为T₃为0.8ms，焊接电流大小为50A。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：快速可靠的实现喷涂紫铜和冲压紫铜的焊接，且焊接过程中安全可靠，无需焊料，满足无铅的焊接工艺，焊接后能够承受高的温度冲击，焊接质量符合电加热器加热层的使用要求。

附图说明

图1是汽车加热器电极部件中喷涂紫铜和冲压紫铜的结构图；

图2是本发明喷涂紫铜层焊接方法电流时间变化图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，是汽车加热器电极部件中喷涂紫铜和冲压紫铜的结构图，陶瓷绝缘层4覆盖于铝底基5上，喷涂紫铜层3覆盖于陶瓷绝缘层4上。

本发明的喷涂紫铜层焊接方法，将喷涂紫铜层3与紫铜带2焊接成一体作为电极，该方法包括以下步骤：

1)以等离子热喷涂方式将紫铜粉末熔融粘接在覆盖于铝底基5上的陶瓷绝缘层4上，形成喷涂紫铜层3；或者直接将紫铜粉末熔融粘接在覆盖于铝底基5上，形成喷涂紫铜层3。

2)将紫铜带2置于喷涂紫铜层3上，使用脉冲激光器，将脉冲激光器的激光头1对准紫铜带2,焦距为正离焦，正离焦的值为2mm，焊接时间依次为T₁、T_p、T₂、T₃。

3)第一阶段加热阶段，即紫铜带2与喷涂紫铜层3的升温阶段，焊接时间为T₁+T_p，为整个焊接时间的1/2，焊接电流为焊接峰值功率时电流大小。

4)第二阶段紫铜熔化阶段，焊接时间为T₂，焊接电流为第一阶段加热阶段焊接电流的1/3至1/2，焊接时间T₂为T₁+T_p的1/2，脉冲激光照射在紫铜带2上，熔化紫铜带2，与下面的喷涂形成的喷涂紫铜层3粘接在一起，且不破坏喷涂紫铜下面的陶瓷绝缘层4，完成紫铜带2和喷涂紫铜层3二者的焊接；所述紫铜带2必须比喷涂紫铜层3薄，这样可以减少焊接过程激光击穿喷涂紫铜层3与陶瓷绝缘层4的风险。例如采用紫铜带2厚度为0.2mm，喷涂紫铜层3厚度为0.25mm。

5)第三阶段缓慢冷却阶段，焊接时间为T₃，焊接电流为第二阶段紫铜熔化阶段焊接电流的1/2，焊接时间T₃大于或等于焊接时间T₂。

如图2所示是本发明喷涂紫铜层焊接方法电流时间变化图，焊接参数的设置主要是调整脉冲电流的大小与时间，整体要求为，在T₁+T_p时间段需要一个急速上升的电流，快速加热紫铜带2与喷涂紫铜层3，其电流和时间的具体大小根据喷涂紫铜层3和紫铜带2的厚度以及铝底基5的大小决定，如1kg左右的铝底基加热1ms,电流大小为250A；脉冲激光器产生的激光通过激光头1射在紫铜带上，紫铜带2迅速升温，并把热传导给下面的喷涂紫铜层3，达到一定程度的时候，原本被严重反射的激光，由于温度的升高，紫铜带2表面光子吸收增加，进而达到焊接区域的熔点，熔化紫铜带2，与下面的喷涂紫铜层3粘接在一起。而后衰减电流，进入焊缝融合阶段，整个T₂(0.5ms)时间段，在小的功率密度下电流大小为I₂(85A),二者进行热传导焊接，时间尽量短，以免击穿下面的绝缘陶瓷层4；由于铜合金焊接后极其容易出现裂纹，而后给一个小的电流I₃(50A)和较长的时间T₃(0.8ms)，缓慢冷却，减少焊接裂纹缺陷的产生，整个过程的时间都在毫秒级别。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。