Ultrasonic Brazing of Copper to Aluminum

Abstract

The ultrasonic brazing technique was used to join aluminum to copper at a relatively low temperature by using Zn-14 at. % Al filler alloy. Various reaction layers could be observed at the interface including (Cu) and (Al) solid solutions. Applying ultrasonic waves to the joints for 2 seconds resulted in the formation of the ternary (Cu5Zn2Al3) τ and the binary CuAl2 at the interface. Ultrasonic application was beneficial in improving the joint soundness but had to be limited to a shorter time to avoid the rejection of the brazing filler. Joints brazed and kept under pressure while cooling achieved better values of bond strength. In contrast, the low bond strength values achieved for the joints cooled without pressure could be due to the lack of squeeze for the molten brazing filler required to fill gaps inside the joining area.On a utilisé la technique de brasage ultrasonique pour joindre de l’aluminium à du cuivre, à une température relativement basse, en utilisant un alliage d’apport de Zn-14% at. Al. On a pu observer diverses couches de réactions à l’interface, incluant des solutions solides de (Cu) et (Al). L’application d’ondes ultrasoniques de 2 secondes aux joints a résulté en la formation de τternaire (Cu5Zn2Al3) et de CuAl2 binaire à l’interface. L’application ultrasonique était avantageuse pour l’amélioration de la qualité du joint, mais doit être limitée à une plus courte durée afin d’éviter le rejet du métal d’apport. Les joints assemblés par brasage et maintenus sous pression pendant le refroidissement ont atteint de meilleures valeurs de résistance d’adhérence. Par contraste, les faibles valeurs de résistance d’adhérence atteintes par les joints refroidis sans pression pourraient être dues au manque de compression du métal d’apport fondu requis pour remplir les intervalles dans la région jointe.