[科普中国]-铜铝焊接

铜铝焊接即是把铜质材料和铝质材料通过焊接工艺接成一体。

铜和铝都具有良好的导电性，铝的密度是铜的1/3。铝与铜形成连接件可以降低成本，减轻机械构件的质量以及发挥各自的优点但铝表面极易氧化，所形成的氧化膜十分牢同．且电阻性很大，采用机械连接是不可靠的。因此在实际生产中广泛应用焊接方法来实现连接，以提高铜和铝的综合性能。1

概述在工业领域中，铝与铜都是良好的导电材料。由于铝比铜的密度小(铝的密度仅为铜的1/3)，价格便宜、资源丰富，因此在很多情况下可以代替铜使用，这样不仅能降低成本、减轻产品质量，还能合理利用资源。但铝的电阻率比铜大60%，因此铝的导电性比铜差，且其强度较低，因此以铝代铜又有一定的缺点。为了充分利用铜与铝各自的优异性能，通常需要将铜与铝连接在一起，制成铜与铝的复合结构，以便在海洋、石油、化工、电子等领域得到广泛的应用。在实际生产中广泛采用钎焊、扩散焊、压力焊等实现它们的连接。2

常用方法1、传统上常用挂锡和熔锡的方法焊接铜铝，这种方法成型不好，没有很好的强度，由于锡的熔点低又不能焊接在高温工作下的工件，所以此种工艺只适合低温条件下的小工件上使用（只适用于多股铜线和小规格铝漆包线的焊接），很难应用到其它产品的生产中。

2、用熔化焊、摩擦焊、冷压焊、爆炸焊、电子束焊、超声波焊等焊接方法焊接铜铝，焊接出来的接头脆性大,易产生裂纹且焊缝易产生气孔，焊接起来的工件难免出现断裂，出现断裂后就可能使导电体断路、使管道泄露，所以往往达不到实际生产中要求的效果。

3、用钎焊（通常用火焰钎焊、炉中钎焊和高频钎焊等）把铜和铝焊接在一起，通过钎焊工艺把钎料作为中间介质把铜和铝焊接在一起（实际上是发生冶金反应，钎料通过毛细作用渗入铜材和铝材分子结构中），焊接后接头成型较好，抗拉抗剪性能及导电性耐腐蚀性好，是目前常用的铜铝焊接方法，市场上能用于铜铝焊接的钎料有上海嵩峰机电设备****有限公司的铜铝焊丝、铜铝焊膏等。

铜铝钎焊方法焊接前彻底清除母材上的油污、污垢、绝缘层等；焊接时先加温母材，先加热厚件，后加热薄件；先加热铜件，后加热铝件；来回移动焊枪均匀加热焊接部位，焊件温度达到450-500°C时，将焊丝加入焊接部位，让焊丝均匀熔化流入焊缝中（不可用火焰直接对准焊丝加热、焊丝主要靠母材的温度溶化）。再用火焰微微扫一下焊接部位，保证焊接部位钎料铺展定位，移开焊枪并让其自然冷却，即可完成焊接。

铜铝焊接方法一的运用

焊接材料：WE-ALCU-Q303

使用工具及气体：第三代WE53专用液化气多孔喷枪

焊接原理：自带钎粉为有机无腐蚀性钎剂，钎粉随金属包层熔融会速度破除金属表面氧化膜和金属表面张力，并能防止重新氧化，经过钎粉浸润金属表面，使得钎料能通过毛细作用而形成钎焊焊缝。

焊接方法：

1)清洁被焊金属焊接部油污，污垢,绝缘层，让其露出金属光泽。

2)工装好所需焊接件，一般推荐所需焊部位间隙为0.05-0.1mm，用气焊枪(氧乙炔热源），最好是用第三代WE53专用多孔喷枪，单独烧液化气的那种，这样会喷出较宽的火焰带，火焰比较柔和，从而能对部件进行更加均匀的加热)均匀加热被焊母材，待母材温度均匀上升到300度左右时，主要热源集中加热预先设计好的焊接处，同时扫射加热被焊母材。加热顺序是先厚件后薄件，先铜件后铝件。

3)待焊接处焊接温度达到400度左右时，以一定的焊接角度填充焊接焊缝处(角度以熔融焊丝充分熔敷于焊接部为宜)，母材的温度一定要达到400度。待焊接部位的钎料在焊接处形成均匀焊缝时，移开焊枪，自然冷却,整个焊接过程完成，此过程中不尽量不要烧ALCU-Q303，因为这个不同于传统的焊丝，这个的原理是靠母材的热传导熔融ALCU-Q303成型的，可以用火焰的末端稍微燎一下焊丝助熔，但是千万不要用火直接烧焊丝。

铜铝焊接方法二的运用

焊接材料：M51+M51-F，低温铜铝焊接。

使用工具及气体：电烙铁，热风枪，第三代WE53专用液化气多孔喷枪，回流炉，隧道炉

焊接原理：完全靠母材的热传导熔融焊丝成型。

焊接方法：

1）清洁母材表面，并且在焊接处涂抹少量M51-F焊剂。（M51-F焊剂起到破除表面氧化膜，清洁表面，增强熔融焊丝的流动性）

2）用中型火焰预热样件直到焊剂呈淡黄，当微沸状时，表明温度已经达到工作温度179度左右（焊剂有指示温度和防氧化，增强薄层流动性），在加热母材的时候千万不要用火去烧焊剂，因为焊剂在火焰的烧灼下会发黑失去破除铝金属表面的张力的作用，所以千万要注意温度不要烧得特别高，当发现焊接有些发干或者发黑的时候可以用M51的焊丝沾一些M51-F重新涂在焊接处起到焊接辅助的作用。

3）焊敷万能51合金，融化焊丝在M51-F的作用下呈现流动性，在被焊处造成局部温度差以后，熔融M51金属会朝着温度高处流动，所以可以根据此特性造成温度差来达到单面焊双面成型的漂亮焊缝，该金属流过连接处，形成光滑整齐的连接。

使用介绍适合大面积的铜铝排、箔和大直径的铜铝管的焊接，焊接前彻底清除母材的油污、污垢、绝缘层等，可用毛刷等在焊接部位均匀地涂上铜铝焊膏，合上铜铝母材，保持焊件的平整，应用适当的夹具固定，用火焰先加热厚件，后加热薄件；先加热铜件，后加热铝件，保证焊件均匀加热。加热时从焊缝处可看到钎焊膏先由膏状变成白色固体，继续加热，当固体变成液态时，钎剂膏达到活性温度，及时添加钎焊丝到焊缝中，当焊缝中流满钎料时，再用火焰微微扫一下焊接部位，使留的钎剂能从焊缝中排出，避免夹渣。移开焊枪，待工件自然冷却，即可完成焊接。

存在问题铜与铝的焊接主要存在以下问题：

(1)铝、铜易被氧化。

(2)铝-铜接头脆性大，易产生裂纹。

(3)对气孔十分敏感。

铜与铝的焊接可以采用压焊、熔焊和钎焊，目前主要是用压焊。熔焊的主要困难是铝和铜的熔点相差很大。

熔焊时，应以铝为主组成焊缝，铜的含量应控制在12%-13%以下，否则在晶界上形成固溶体和CuAl2的脆性共晶体，使接头的强度和塑性降低。焊接时，电弧中心要偏向铜板一侧。线能量比焊同种铝时为大，但比焊同种铜时为小。

用钎焊-熔焊能获得良好接头。焊前在铜的待焊面上用钎料(如银50%，铜15．5%，锌16．5%，镉15%)钎焊一层约1mm厚的金属层，然后与铝合金进行氩弧焊，用加硅10%的铝焊丝。3

行业范围1、制冷行业铜铝管的套接,中央空调铜与镀锌管,不锈钢管,铝管的异种焊接。

2、变电行业的铜铝端子,铜铝引线,铜铝导电排的焊接。

3、电子电器工业的散热器管,电机,母线的焊接。

4、另用于生产生活中水龙头、耦合连接器、配套的螺母等等。

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学