基于一种搅拌摩擦钎焊制备双金属复合板专利的技术及产

针对搅拌摩擦搭接焊焊道狭窄、驱除与分散界面氧化膜能力差、对界面处压入深度敏感、针的恶性磨损等问题，开发了搅拌摩擦钎焊专利技术（2012年授权）。该技术的优点有：采用简单的无针工具可免除钢质母材对搅拌针的磨损；单道焊接宽度取决于轴肩的直径，远大于针的直径；能打碎并分散界面金属间化合物层。大气环境施焊、免用钎剂、利用旋转工具的机械作用与钎料的冶金作用的综合作用实现界面去膜、挤出多余低熔低强钎料、打碎并分散界面脆性金属间化合物层、节能环保。在界面焊接质量方面，FSB的突出技术优势在于：氧化膜能随共晶液相被挤出，所以界面去膜效果优异；在低熔低强液态钎料被挤出后，最终所得为母材间扩散形成的扩散焊组织。2011年发表于美国冶金与材料学报（MMTA, 2011, 42(9): 2850）等FSB相关论文已被美、欧、日、韩、伊朗、中国台湾、中国大陆等研究人员广泛引用。本组关于铝/钢组合的 FSB的论文获得2015年全国钎焊年会优秀论文奖，该文对1060/16Mn（3+18mm）组合，剪切强度已达 55.5MPa。

【技术指标（性能参数）】搅拌摩擦钎焊可用于双金属复合板的制备、异种金属的焊接、大面积异种或同种金属的搭接焊及修复，并在此基础上开发了铝基活性钎料。1、双金属复合板和异种金属焊接 （1）Al/steel 、Cu/steeel、Al/Ti、Al/Cu双金属复合板制备；制备贵、窄、薄、细、小、双金属复合板（代替爆炸焊与轧制焊）。优点：焊后材料塑性不受损害，对塑性无苛求；去膜能力强，润湿性好，再现性好；无边缘效应；基板厚度不受限制；节材节能环保；方便灵活。 （2）异种金属焊接（Al/X与Cu/X 组合：X= Al、Fe、Cu、Ti、SUS）。课题组已完成Al/X与Cu/X组合的复合实验（X = Al, Fe, Cu, Ti, SUS）。2、大面积异种（如Al/Ti）或同种（如 Cu/Cu）金属的搭接焊接或修复优点：润湿性好；可在大气中施焊；尺寸不受限制；节能（焊速约300mm/min）。3、铝基活性钎料铝基活性软钎料：Al-Mg-X，适于铝基复合材料（SiCp/ZL101）、结构陶瓷（SiC、Al2O3）、功率模块（power module）电子封装用陶瓷、高体积分数复合材料软钎焊用。该系铝基活性钎料熔点低，导热性好，润湿性优良，即使对 SiC陶瓷也能在 425℃低温下良好润湿。该系钎料既可用于直接钎焊，也可用于陶瓷表面金属化预处理、高体积分数铝基复合材料表面金属化预处理（代替电镀）。图1 采用铝基活性软钎料焊接的微观组织照片(a)为采用 Al-Mg-Ga 活性软钎料钎焊 70 vol.% SiCp/ZL101 复合材料接头的微观组织BSE照片（425oC-1MPa-30min）；（b）为图（a）中b区域放大 BSE照片，即使一万倍P/M界面依然致密，证明该钎料在低温（425oC）对高体积分数 SiCp增强铝基复合材料有良好润湿性图2 户外开关用铝软联接（外包不锈钢抗风片——供应西电公司）