本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種泡沫鋁冶金連接方法。
背景技術(shù)：
多孔結(jié)構(gòu)的泡沫鋁材料，具有密度小、輕質(zhì)、高比強(qiáng)度和高比表面積的特點(diǎn)，還具有減振、阻尼、吸音、隔音、隔熱、電磁屏蔽等諸多物理特性。但由于其多孔空心結(jié)構(gòu)，無法采用常規(guī)焊接工藝連接，使泡沫鋁的應(yīng)用范圍受到限制。所以如何解決泡沫鋁連接或搭接問題，是泡沫鋁材料工程應(yīng)用需要面對(duì)的問題之一。
目前泡沫鋁采用連接方法主要有釬焊法、擴(kuò)散焊、粉末冶金及膠接法等。因泡沫鋁和貼面鋁板表面存在的氧化膜的影響，釬料在界面難以消除兩者表面的氧化膜而相互浸潤(rùn)，造成結(jié)合強(qiáng)度不足。擴(kuò)散焊法需要較高的壓力來實(shí)現(xiàn)界面原子擴(kuò)散，但泡沫鋁在較高強(qiáng)度下容易變形。另外，釬焊法、擴(kuò)散焊法成本較高、操作復(fù)雜。粉末冶金連接法是一種通過在泡沫鋁連接件間預(yù)置預(yù)制體，通過高溫發(fā)泡直接連接方法，但該技術(shù)發(fā)泡條件不易控制，技術(shù)不夠成熟，成本高。以上方法都難以實(shí)施大尺寸泡沫鋁連接，不適于規(guī)?；M(jìn)行泡沫鋁及其板材的連接。另外，膠接法依靠膠層實(shí)現(xiàn)泡沫鋁之間的連接，工藝簡(jiǎn)單，但膠接法在高溫、腐蝕或者循環(huán)應(yīng)力等條件下會(huì)因膠層融化、變質(zhì)或者老化而造成連接失效。
泡沫鋁和鋁板表面氧化鋁膜致密、熔點(diǎn)高，成為影響界面冶金結(jié)合質(zhì)量的主要因素。因此，消除結(jié)合面的氧化鋁層，是泡沫鋁和鋁板之間冶金復(fù)合的關(guān)鍵問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種泡沫鋁冶金連接方法。本發(fā)明利用鋅鋁合金作為連接材料，采用超聲輔助技術(shù)改善結(jié)合面組織結(jié)構(gòu)，形成良好的反應(yīng)結(jié)合面，實(shí)現(xiàn)泡沫鋁板之間的高強(qiáng)度冶金連接。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
一種泡沫鋁冶金連接方法，具體包括以下步驟：
(1)通過機(jī)械或化學(xué)方法除去泡沫鋁對(duì)接或搭接面的氧化層，并增加表面粗糙度；
(2)將待連接泡沫鋁置于鋅鋁合金熔體中浸鍍，在泡沫鋁的對(duì)接或搭接面形成均勻的浸鍍層；
(3)將浸鍍后的泡沫鋁對(duì)接或搭接面貼合，熱壓，熱壓完成后冷卻至室溫形成冶金復(fù)合連接。
步驟(3)所述的熱壓條件為：加熱到鋅鋁合金熔點(diǎn)以上20-80℃，并施加不低于0.05mpa壓力并保溫保壓3分鐘以上。
優(yōu)選地，步驟(3)所述的熱壓過程中施加超聲振動(dòng)或高頻振動(dòng)1-3分鐘，連接面凝固停止振動(dòng)并撤離，有利于界面結(jié)合增強(qiáng)連接的效果。
優(yōu)選地，采用機(jī)械打磨方法去除泡沫鋁對(duì)接或搭接面的氧化層，打磨方式包括用砂紙、鋼絲刷或鋼絲球打磨中的至少一種。
所述的鋅鋁合金為含鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-35％的鋅鋁合金，一定的鋁含量存在有利于降低接頭的密度或重量，達(dá)到輕量化目的；同時(shí)形成金屬間化合物，有利于增強(qiáng)連接強(qiáng)度。鋁含量限定不超過35％，是因?yàn)殇X含量過高會(huì)明顯提高鋅鋁合金熔點(diǎn)，如果接近連接件熔點(diǎn)會(huì)破壞連接件結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步的，所述的鋅鋁合金含有微量cu、ag合金元素。
步驟(3)所述的熱壓過程中加熱方式包括電加熱、火焰加熱、感應(yīng)加熱中的一種。
所述的鋅鋁合金可由包括鎂合金、錫合金在內(nèi)的低溫合金替換。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
(1)以鋅鋁合金作為連接合金，形成高強(qiáng)度的連接，具有良好的耐高溫及抗循環(huán)應(yīng)力機(jī)械性能，泡沫鋁連接面板具有高于基材的機(jī)械強(qiáng)度，具有抗疲勞、耐高溫以及良好的耐候性。
(2)在泡沫鋁連接面熱壓過程中施加超聲振動(dòng)或高頻振動(dòng)，有利于界面結(jié)合增強(qiáng)和連接強(qiáng)度；鋅鋁合金進(jìn)一步合金化有利于提高連接合金的擴(kuò)散連接。
(3)本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單可靠，可進(jìn)行大尺寸泡沫鋁板的對(duì)接和搭接， 適于工程和規(guī)模化加工。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
一種泡沫鋁冶金連接方法，具體包括以下步驟：
(1)通過機(jī)械打磨(用砂紙打磨)方法除去泡沫鋁對(duì)接或搭接面的氧化層，并增加表面粗糙度；
(2)將待連接泡沫鋁置于鋅鋁合金熔體中浸鍍，在泡沫鋁的對(duì)接或搭接面形成均勻的浸鍍層，鋅鋁合金為含鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的鋅鋁合金，還含有微量的cu、ag等合金元素；
(3)將浸鍍后的泡沫鋁對(duì)接或搭接面貼合，熱壓，熱壓條件為：電加熱到鋅鋁合金熔點(diǎn)以上20℃，并施加0.05mpa壓力并保溫保壓3分鐘，在熱壓過程中施加超聲振動(dòng)1分鐘，有利于界面結(jié)合增強(qiáng)連接的效果，熱壓完成后冷卻至室溫形成冶金復(fù)合連接。
實(shí)施例2
一種泡沫鋁冶金連接方法，具體包括以下步驟：
(1)通過化學(xué)方法(酸洗)除去泡沫鋁對(duì)接或搭接面的氧化層，并增加表面粗糙度；
(2)將待連接泡沫鋁置于鋅鋁合金熔體中浸鍍，在泡沫鋁的對(duì)接或搭接面形成均勻的浸鍍層，鋅鋁合金為含鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的鋅鋁合金，還含有微量的cu、ag等合金元素；
(3)將浸鍍后的泡沫鋁對(duì)接或搭接面貼合，熱壓，熱壓條件為：火焰加熱到鋅鋁合金熔點(diǎn)以上50℃，并施加0.15mpa壓力并保溫保壓20分鐘，在熱壓過程中施加超聲振動(dòng)3分鐘，有利于界面結(jié)合增強(qiáng)連接的效果，熱壓完成后冷卻至室溫形成冶金復(fù)合連接。
實(shí)施例3
一種泡沫鋁冶金連接方法，具體包括以下步驟：
(1)通過機(jī)械打磨(用鋼絲球打磨)方法除去泡沫鋁對(duì)接或搭接面的氧 化層，并增加表面粗糙度；
(2)將待連接泡沫鋁置于鋅鋁合金熔體中浸鍍，在泡沫鋁的對(duì)接或搭接面形成均勻的浸鍍層，鋅鋁合金為含鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35％的鋅鋁合金，還含有微量的cu、ag等合金元素；
(3)將浸鍍后的泡沫鋁對(duì)接或搭接面貼合，熱壓，熱壓條件為：感應(yīng)加熱到鋅鋁合金熔點(diǎn)以上80℃，并施加0.2mpa壓力并保溫保壓25分鐘，在熱壓過程中施加高頻振動(dòng)5分鐘，有利于界面結(jié)合增強(qiáng)連接的效果，熱壓完成后冷卻至室溫形成冶金復(fù)合連接。
上述實(shí)施例中，鋅鋁合金可由包括鎂合金、錫合金在內(nèi)的低溫合金替換。
上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。