阅读说明：本技术 一种铝合金焊接前表面处理方法 (Surface treatment method before aluminum alloy welding ) 是由 邢彦锋 蔡昌友 王影 刘立峰 陈晨 贾慎锋 于 2019-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种铝合金焊接前表面处理方法,包括将待焊接的铝合金工件放在装有乙酸水溶液的超声清洗器里进行超声处理。本发明的铝合金焊接前表面处理方法利用空化过程中,空化核聚集的能量迅速释放,在空化发生的微小空间内产生5000K以上的高温、100MPa以上的高压、冲击波和微射流等极端物理条件,结合乙酸与Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>基本反应,达到破碎氧化的目的。本发明可以经济、环保的处理铝合金表面氧化膜,处理后的废水经检测完全符合上海市地方污水排放标准,无需经过特殊处理,表面处理后的工件冷金属过渡技术(CMT)的焊接强度可以提高20％。(The invention discloses a surface treatment method before welding of aluminum alloy, which comprises the step of placing an aluminum alloy workpiece to be welded in an ultrasonic cleaner filled with acetic acid water solution for ultrasonic treatment. The surface treatment method before welding the aluminum alloy utilizes the extreme physical conditions that the energy gathered by cavitation nuclei is quickly released in the cavitation process, high temperature of more than 5000K, high pressure of more than 100MPa, shock waves, microjets and the like are generated in a micro space where cavitation occurs, and combines acetic acid and Al 2 O 3 The basic reaction is carried out, and the purpose of crushing and oxidizing is achieved. The method can economically and environmentally treat the aluminum alloy surface oxide film, the treated wastewater completely meets the local sewage discharge standard in Shanghai city through detection, special treatment is not needed, and the welding strength of the workpiece cold metal transition technology (CMT) after surface treatment can be improved by 20 percent.)

一种铝合金焊接前表面处理方法

技术领域

本发明属于金属焊接技术领域，具体涉及一种铝合金焊接前表面处理方法。

背景技术

交通工具的轻量化日益成为全球关注的焦点，飞机及汽车等交通工具在保证强度和安全性能的前提下，尽可能降低整备质量，从而降低油耗、提高动力性和运力。铝合金由于具有密度小、比强度高、耐腐蚀等优点，被认为是轻量化的首选材料之一。铝合金的连接理所当然也变得越来越重要。然而铝合金在空气中会形成一层4～5nm的天然氧化膜，这层氧化膜在铝合金焊接中会影响连接处的机械性能。因此在焊接前对铝合金表面的氧化膜的处理具有很重要的意义。

目前，去除氧化膜的研究主要集中在对阳极氧化形成的氧化膜去除研究，去除方法主要有以下三种：第一，酸洗法。用于酸洗法的化学试剂主要有磷酸、铬酸酐、氢氟酸、硫酸、盐酸、硝酸等或者这些酸的混合溶液。第二，碱蚀法。碱蚀法用到的溶液是氢氧化钠溶液，另外还需要添加碱蚀添加剂。这里面使用的酸有强酸、强碱，具有强烈的腐蚀性，有的溶液有较强的毒性。不具备环境友好的特点。第三，使用激光去除法。这种方法成本比较高。

因此急需提供一种方法简单、经济环保的铝合金焊接前表面处理方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铝合金焊接前表面处理方法，可以经济、环保的处理铝合金表面氧化膜，表面处理后的工件CMT的焊接强度高。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种铝合金焊接前表面处理方法，包括将待焊接的铝合金工件放在装有乙酸水溶液的超声清洗器里进行超声处理。

优选地，所述乙酸与水的质量比例为1：50～80。

优选地，所述超声清洗器的温度设在40～80℃，超声的功率1000～1800W，超声的时间为3～15min。

优选地，超声处理后的铝合金工件用清水清洗后，冷风枪室温吹干，所用气体选自氮气、氩气或空气。

本发明铝合金焊接前表面处理方法利用空化过程中，空化核聚集的能量迅速释放，在空化发生的微小空间内产生5000K以上的高温、100MPa以上的高压、冲击波和微射流等极端物理条件，结合乙酸与Al₂O₃基本反应，达到破碎氧化膜的目的。

本发明的铝合金焊接前表面处理过程中发生的主要化学反应如下：

6CH₃COOH+Al₂O₃＝2Al(CH₃COO)₃+3H₂O；…………………………(1)

6CH₃COOH+2Al＝2Al(CH₃COO)₃+3H₂……………..…………………(2)

铝合金表面氧化膜首先在超声空化产生局部高温高压作用下与冰乙酸溶液反应生成醋酸锂，如式(1)，破坏氧化膜的完整性，继而暴漏出来的合金将继续与冰乙酸反应，如式(2)，促进氧化膜的脱落。

本发明的有益效果是：本发明可以经济、环保的处理铝合金表面氧化膜，铝合金焊接前表面处理方法中采用乙酸，乙酸价格低廉、储存安全方便、生成物2Al(CH3COO)₃，可以作为医用防腐剂，环保，无毒，处理后的废水经检测完全符合上海市地方污水排放标准，无需经过特殊处理，表面处理后的工件冷金属过渡技术(CMT)的焊接强度可以提高20％。

附图说明

图1为实施例1-3的铝合金表面处理后的的样品焊接后的拉伸测试结果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步地说明，本发明的范围不受这些实施例的限制。

实施例1：

将待焊接的铝合金工件放在装有乙酸水溶液的超声清洗器里进行超声处理；超声清洗器的温度设在50℃；所以乙酸与水的质量比例为1:50；超声的功率：1000W；超声的时间为：6min；超声处理后的铝合金工件清水清洗后，氩气冷风枪室温吹干。

实施例2：

将待焊接的铝合金工件放在装有乙酸水溶液的超声清洗器里进行超声处理；超声清洗器的温度设在70℃；所以乙酸与水的质量比例为1:60；超声的功率：1500W；超声的时间为：9min；超声处理后的铝合金工件清水清洗后，氮气冷风枪室温吹干。

实施例3：

将待焊接的铝合金工件放在装有乙酸水溶液的超声清洗器里进行超声处理；超声清洗器的温度设在50℃；所以乙酸与水的质量比例为1:70；超声的功率：1800W；超声的时间为：12min；超声处理后的铝合金工件清水清洗后，空气冷风枪室温吹干。

对实施例1～3处理后的铝合金工件进行性能测试，结果见表1。

表1铝合金工件性能测试结果表

从图1可以看出，乙酸清洗后的铝合金经过CMT焊接后，试件拉伸强度显著提高，其中，实施例2样品焊接后的试件拉伸强度提高了40％以上，焊接可靠性的提高可以有效拓宽铝合金在交通工具轻量化的应用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。