一種環(huán)路熱管蒸發(fā)器大面積軟釬焊方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)路熱管蒸發(fā)器大面積軟釬焊方法，釬焊溫度高于170℃，低于240℃。焊前首先將鋁合金鞍座待焊部位表面鍍鎳處理，厚度為8～15μm；在不銹鋼管上預(yù)先涂敷一層釬料；然后將密封后的鋁合金鞍座放入到爐中加熱至230～240℃；加入釬劑，并將溫度低于240℃的釬料倒入在鋁合金鞍座孔中；最后將預(yù)熱至低于240℃的不銹鋼集熱管插入鋁合金鞍座中，溢出多余釬料，凝固后形成高質(zhì)量的環(huán)路熱管蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)。本發(fā)明焊料能夠?qū)崿F(xiàn)鋁合金鞍座與不銹鋼集熱管在空氣中大面積軟釬焊，釬焊溫度不低于170℃，不高于240℃，釬著率超過95%，單個缺陷面積不超過10mm2。
【專利說明】一種環(huán)路熱管蒸發(fā)器大面積軟釬焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接領(lǐng)域，涉及一種軟釬焊方法。具體是指針對環(huán)路熱管蒸發(fā)器中的鋁合金鞍座與不銹鋼集熱管之間在空氣中實(shí)現(xiàn)大面積軟釬焊，釬焊溫度不低于170°c，不高于240°C，獲得高質(zhì)量的鋁合金與不銹鋼環(huán)路熱管蒸發(fā)器釬焊結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，空間【技術(shù)領(lǐng)域】提出了大功率、高可靠性、長壽命、高熱流密度散熱技術(shù)要求，環(huán)路熱管(LoopHeatPipe — LHP)是一種兩相的高效傳熱裝置，由蒸發(fā)器、液體補(bǔ)償器、冷凝器、蒸汽管線和冷凝管線構(gòu)成，利用毛細(xì)泵內(nèi)工質(zhì)受熱蒸發(fā)時氣液界面形成的毛細(xì)力驅(qū)動工質(zhì)循環(huán)，不需外加驅(qū)動功率，容易實(shí)現(xiàn)高可靠性和長壽命，是高功率衛(wèi)星熱控的有效手段，具有廣闊發(fā)展前景。
[0003]毛細(xì)泵是環(huán)路熱管的心臟，是由數(shù)千根毛細(xì)芯組合在一起套裝在不銹鋼集熱管中，外面安裝一個鋁合金鞍座，形成了環(huán)路熱管的核心部件一蒸發(fā)器。毛細(xì)芯對操作溫度比較敏感，超過250°C將產(chǎn)生不可逆的伸長，而失去其功能；此外毛細(xì)泵安裝完成后還需要進(jìn)行160°C的真空烘烤。
[0004]目前不銹鋼集熱管與鋁合金鞍座的安裝包括兩類方式，一種為導(dǎo)熱膠粘接方式，存在著導(dǎo)熱性能差、導(dǎo)熱膠易老化等問題，另一種方式是熱套方式，存在著套接界面接觸不良、熱套溫度高、套接易發(fā)生變形等問題；上述兩種方式都難以滿足大功率、高熱流密度、高可靠性以及長壽命的要求。軟釬焊方法可以提供一種低于250°C的鋁合金鞍座與不銹鋼集熱管的裝配連接方法，并且在不銹鋼集熱管和鋁合金鞍座之間形成永久性的金屬鍵連接方式，。從目前文獻(xiàn)和專利等方面來看，針對在不低于170°C、不高于240°C的溫度區(qū)間實(shí)現(xiàn)大面積(超過20000mm2)軟釬焊方法的研究和應(yīng)用，目前國內(nèi)外尚無任何研究。
[0005]本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)鋁合金鞍座與不銹鋼集熱管配合界面在空氣中實(shí)現(xiàn)大面積軟釬焊，釬焊溫度不低于170°C，不高于240°C，獲得高質(zhì)量的鋁合金與不銹鋼環(huán)路熱管蒸發(fā)器釬焊結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)路熱管蒸發(fā)器的新型金屬鍵連接方法，采用軟釬焊方法在空氣中實(shí)現(xiàn)鋁合金鞍座與不銹鋼集熱管的大面積金屬鍵連接，并且釬焊溫度不低于170°C、不高于240°C。環(huán)路熱管蒸發(fā)器軟釬焊結(jié)構(gòu)內(nèi)部釬著率超過95%，單個氣孔缺陷面積不超過10mm2。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0008]1、將鋁合金鞍座放入工裝，將鞍座與工裝的間隙采用耐熱膠密封，固化1?2天；
[0009]2、釬焊前首先將鋁合金鞍座的與不銹鋼管配合的待焊部位鍍敷處理，采用化學(xué)鍍、電鍍等方法在鋁合金鞍座的與不銹鋼管配合的待焊部位表面鍍覆一層鎳，厚度為8?15 μ m，鍍層要均勻，與鋁合金表面的結(jié)合性能良好；[0010]3、在不銹鋼集熱管上預(yù)先涂敷上一層釬料，成分為Sn63Pb37共晶釬料。方法是將預(yù)熱至220~230°C的不銹鋼集熱管表面涂上釬劑后放置到溫度230°C的Sn63Pb37釬料槽中5~10秒中，然后取出，將表面殘留的釬劑去除；也可以采用烙鐵釬焊的方法在不銹鋼集熱管表面涂覆一層釬料；
[0011]4、將鋁合金鞍座放入管式爐中進(jìn)行加熱至溫度230~240°C后，加入釬劑，將溫度為220~230°C的Sn63Pb37釬料倒入在鋁合金鞍座的與不銹鋼集熱管配合的孔中；將倒?jié)M液態(tài)Sn63Pb37釬料的鋁合金鞍座從管式爐中取出；
[0012]5、將預(yù)熱至220~230°C的不銹鋼管緩慢插入鋁合金鞍座，溢出多余液態(tài)釬料，釬料凝固后形成高質(zhì)量的環(huán)路熱管蒸發(fā)器鋁合金鞍座與不銹鋼集熱管的大面積釬焊結(jié)構(gòu)。
[0013]所述的鋁合金鞍座與不銹鋼集熱管裝配間隙為0.2-0.6mm。
[0014]本發(fā)明特點(diǎn)在于:1、解決了鋁合金與不銹鋼環(huán)路熱管蒸發(fā)器的大面積軟釬焊，2、釬焊溫度不低于170°C、不高于240°C，能夠有效地保護(hù)毛細(xì)芯；3、釬焊質(zhì)量優(yōu)質(zhì)，內(nèi)部釬著率超過95%，單個氣孔缺陷面積不超過10mm2。本發(fā)明可直接應(yīng)用于航天領(lǐng)域中的環(huán)路熱管結(jié)構(gòu)制造。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)例1:鋁合金鞍座上與不銹鋼集熱管配合的待焊部位電鍍一層厚度8-10微米的Ni層，不銹鋼管外壁采用烙鐵釬焊工藝預(yù)先涂敷上一層錫鉛釬料。在這種情況下進(jìn)行的鋁合金與不銹鋼環(huán)路熱管蒸發(fā)器軟釬焊的實(shí)例如下表所示。
[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)路熱管蒸發(fā)器大面積軟釬焊方法，其特征在于:釬焊溫度不低于170°c，不高于240°C，將內(nèi)部裝有毛細(xì)芯的預(yù)先加熱至220?230°C的不銹鋼集熱管插入到倒?jié)M溫度為220?230°C的Sn63Pb37釬料的內(nèi)壁鍍鎳的鋁合金鞍座中，將不銹鋼集熱管和鋁合金鞍座釬焊到一起。具體步驟如下:(1)將鋁合金鞍座與工裝的間隙采用耐熱膠密封，固化1?2天；(2)釬焊前首先將與不銹鋼管配合的鋁合金鞍座上的待焊部位鍍鎳，厚度為8?15ym，鍍層要均勻，與鋁合金表面的結(jié)合性能良好；(3)在不銹鋼集熱管上預(yù)先涂敷上一層釬料，成分為Sn63Pb37共晶釬料；(4)將鋁合金鞍座放入管式爐中進(jìn)行加熱至溫度230?240°C后，加入釬劑，將溫度為220?230°C的Sn63Pb37釬料倒入在鋁合金鞍座的與不銹鋼集熱管配合的孔中；將倒?jié)M液態(tài)Sn63Pb37釬料的鋁合金鞍座從管式爐中取出；(5)將預(yù)熱至220?230°C的不銹鋼集熱管插入鋁合金鞍座，溢出多余釬料，釬料凝固后形成高質(zhì)量的環(huán)路熱管蒸發(fā)器鋁合金鞍座與不銹鋼集熱管的釬焊結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金鞍座與不銹鋼集熱管大面積低溫軟釬焊方法，其特征在于:所述的鋁合金與不銹鋼裝配間隙0.2-0.6mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金鞍座與不銹鋼集熱管大面積低溫軟釬焊方法，其特征在于:所述的與不銹鋼管配合的鋁合金鞍座上的待焊部位鍍鎳處理是采用化學(xué)鍍或電鍍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金鞍座與不銹鋼集熱管大面積低溫軟釬焊方法，其特征在于:所述的不銹鋼管外壁上預(yù)先涂敷一層釬料，方法是將預(yù)熱至220?230°C的不銹鋼集熱管表面涂上釬劑后放置到溫度230°C的Sn63Pb37釬料槽中5?10秒中，然后取出，將表面殘留的釬劑去除；也可以采用烙鐵釬焊的方法在不銹鋼集熱管表面涂覆一層釬料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金鞍座與不銹鋼集熱管大面積低溫軟釬焊方法，其特征在于:所述鋁合金與不銹鋼環(huán)路熱管軟釬焊結(jié)構(gòu)內(nèi)部釬著率超過95%，單個氣孔缺陷面積不超過10mm2。
【文檔編號】B23K101/14GK103639559SQ201310567400
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】曲文卿, 梅鵬文, 李敏雪, 王磊, 莊鴻壽 申請人:北京航空航天大學(xué)