山东清铝金属有限公司突破铜铝焊接新技术

　　传统3.2平米阴极板用铜铝扩散焊接导电头如下图所示，铜铝有效结合面积为31*60=1860mm²，该导电头连接强度好，标准拉伸试验断裂于铝母材处，不足之处为铜铝有效结合面积较小。

传统3.2平米阴极板导电头

　　为增大铜铝接触面积，更好的减小铜铝接触电阻，同时实现铜铝的完全冶金结合，确保铜铝连接足够的强度，研究开发了更大铜铝接触面积的导电头。下图为新开发的3.2平米阴极板用铜铝复合导电头，该导电头创新性地综合了过渡液相（TLP）扩散焊接和现有铜铝导电头扩散焊接工艺，解决了异形截面下的铜铝实现冶金结合的难题。拉伸试验表明：试样断裂于铝母材处，铜铝结合强度高。该导电头的开发成功为下一步的优化工作奠定了良好的基础，目前，导电头更进一步的优化工作正在按计划进行。

新开发3.2平米阴极板用导电头

技术原理：

　　铜铝在一定温度下施加压力，在特定时间条件下，铜铝两焊接表面产生接触，氧化层破裂，铜铝原子间发生相互扩散而形成铜铝的冶金结合。焊接过程原理图见下图所示，通过自动控制的压力、温度和时间等参数的匹配，实现铜铝的焊接。

铜铝复合焊接设备技术原理示意图

正在进行的开发工作：

• 优化现有工艺，获得更大的铜铝结合面积。在满足导电头跟铝导电梁搅拌摩擦焊接的前提下，实现铜对铝的更多包覆焊接，探索实现铜包铝、铝包铜等不同的焊接方式。
• 铜铝结合界面的防护处理。由于铜铝金属的特性，在电解质环境下，铜铝发生原电池反应，导致铜铝结合界面发生腐蚀并沿铜铝结合界面向里延伸。在铜铝结合界面进行碳或碳化钨的表面强化，降低铜铝的原电池反应，提高寿命；
• 低成本焊接区域惰性气体保护或真空焊接方法研究，进一步提高铜铝结合的电导性能；
• 铝-铅材料的复合焊接研究。争取实现铅阳极板铅包铜导电梁为铅-铝-铜复合导电梁，提高性能，降低成本。