[發明專利]一種鈦和鈦合金釬焊用釬料及制備方法和釬焊方法

有效

• 申請號: 201110250491.1
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN102319966A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 李濤;龍偉民;劉文明;朱坤;張強;周金鎖;張雷;于新泉;潘建軍;張翼;黃俊蘭;孫華為
• 申請（專利權）人: 鄭州機械研究所
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23P15/00;B23K1/00;B23K103/18
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所(普通合伙) 41114
• 代理人: 王霞

技術領域

本發明涉及釬焊料加工領域，尤其是涉及一種鈦和鈦合金釬焊用釬料，本發明還涉及該釬料的制備方法以及使用該釬料釬焊鈦基體的方法。

背景技術

目前，鈦及鈦合金在工業生產和社會生活中的應用日益廣泛，由于比重小、強度高、耐腐蝕性腔和生物相容性好，鈦及鈦合金在航空航天、化工、生物醫藥和民用生活等領域的重要作用不可替代。隨著鈦及鈦合金的大量應用，鈦和鈦合金釬焊用釬料的需求也大幅增長。

由于鈦是化學活性極高的金屬，釬焊比較困難，需要在真空或惰性氣體保護下進行釬焊，所用的釬料可分為銀基、鈀金、鈦基和鋁基四大類。由于鈀和銀是稀有貴金屬，國家資源有限，鈀基和銀基釬料價格昂貴，使用受到了價格和資源兩大因素的限制；而鈦基釬料本身比較脆，加工性能差，釬料制備困難，難以滿足批量工業生產的需要；鋁基釬料釬焊強度低，只能使用在強度要求不高的工況。

發明內容

本發明的目的在于提供一種價格低、加工性能良好和釬焊強度高的鈦和鈦合金釬焊用釬料，本發明還提供該釬料的制備方法以及采用該釬料釬焊鈦基體的釬焊方法。

為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案：

本發明所述的鈦和鈦合金釬焊用釬料，它包括含有質量百分比計的Ni：22～32%；Al?：1～1.5%；Mn：0.5～1.0%?；V：0.3～0.6%；Sn：0.6～1.0%；Zr：1.5～2%?；余量為Cu。

????所述原料的質量百分配比可以為：Ni：24～30%；Al：1.1～1.4%；Mn：0.6～0.9%?；V：0.4～0.5%；Sn：0.7～0.8%；Zr：1.6～1.8%?；余量為Cu。

所述原料的質量百分配比最好為：Ni：28.6%；Al：1.2%；Mn：0.9%?；V：0.5%；Sn：0.7%；Zr：1.8%?；余量為Cu。

本發明釬料的制備方法包括下述步驟：

第一步，稱取原材料Cu、Ni以及Cu-Al、Cu-Mn、Ni?-V、Cu-Sn和Cu-Zr中間合金,使Ni元素占總質量的22～32%，?Al元素占總質量的1～1.5%，Mn元素占總質量的0.5～1.0%，V元素占總質量的0.3～0.6%，?Sn元素占總質量的0.6～1.0%，?Zr元素占總質量的1.5～2%；余量為Cu元素；

第二步，將上述稱取的原材料Cu和Ni放入中頻真空冶煉爐坩堝中，關閉真空爐爐蓋，將中間合金放到真空爐加料盒內，抽真空后充入氬氣；然后加熱升溫，當Cu和Ni完全熔化后依次加入Cu-Sn、Cu-Al、Cu-Mn、Cu-Zr和Ni?-V中間合金，完全熔化后靜置30分鐘，澆注成釬料鑄錠；

第三步，清除釬料鑄錠氧化皮和冒口，加熱后擠壓成帶狀釬料；

第四步，將帶狀釬料真空退火，軋制加工成釬料箔即可。

使用本發明釬料釬焊鈦基體的釬焊方法為：首先采用加氬氣保護的電容儲能電阻焊方法加熱待焊接的鈦基體和釬料箔，儲能焊機的上下電極通有冷卻水，在上電極上加壓后即可施焊。

本發明釬料中各元素的作用：

1）Cu（銅）和Ni（鎳）：與Ti（鈦）具有強烈合金化作用的元素，能在短時間內擴散到鈦基體金屬中形成擴散層，得到高強度接頭；

2）Zr（鋯）：活性元素，可與Ti形成固體熔體，形成牢固連接；

3）Al（鋁）、Sn（錫）：可以降低釬料熔點；

4）Mn（錳）：可以提高釬料的強度和潤濕性；

5）V（釩）：細化晶粒，提高釬料的高溫強度。

本發明的優點在于：

該釬料中不含貴金屬鈀和銀，可以大大降低制造成本；釬料加工性能好、退火間加工率大，能軋制成0.1mm的箔帶，制成品比率在80-85%。

使用該釬料釬焊鈦合金的接頭強度高，在0.05-0.10mm間隙情況下接頭抗拉強度達400-600MPa；具有較高的高溫強度，450℃時接頭抗拉強度仍達到210?MPa，在相同焊接工藝條件下，明顯高于鋁基釬料的，也高于銀基釬料的釬焊接頭強度，和鈦基釬料的釬焊接頭強度基本相當。表一是以上所述幾類釬料釬焊相同鈦金屬基體的釬焊接頭強度對比。

表一????不同釬料釬焊鈦合金TA4-TA4的釬焊接頭抗拉強度。