[發明專利]鈦/銅異種金屬冷金屬過渡連接方法

無效

• 申請號: 201310073044.2
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN103128429A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 曹睿;馮振;陳劍虹
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: B23K9/23
• 分類號: B23K9/23;B23K9/16;B23K9/235;B23K103/18
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術領域

本發明涉及異種金屬冷金屬過渡連接方法。?

背景技術

鈦是一種優良的結構材料，具有密度小、比強度高、塑性韌性好、耐熱性耐蝕性好、可加工性好等特點，在航空、航天、車輛工程、生物醫學工程等領域具有非常重要的應用價值。銅具有優良的導電性、導熱性、延展性和良好的抗腐蝕性能，因而在電氣、電子、化工、動力、交通、航空航天等領域都得到了廣泛的應用。?

鈦及鈦合金與銅及銅合金異種材料的有效連接既能滿足導熱性、導電性、耐磨性、耐蝕性等要求，又能滿足輕質高強的要求，在航空航天、電子、化工等領域必將擁有廣闊的應用前景。?

銅與鈦的互溶性很小，物理和化學性能存在較大差異，在焊接熱作用下極易形成Ti_xCu_y型脆性金屬間化合物，還易形成低熔點共晶物，焊接性較差。?

發明內容

本發明的目的是提出一種鈦/銅異種金屬冷金屬過渡技術連接方法。?

本發明是鈦/銅異種金屬冷金屬過渡連接方法，采用高熔點的金屬鈦板在上而低熔點的金屬銅板在下的搭接方式，搭接寬度為8-10mm，采用鎳鋁青銅焊絲，通過冷金屬過渡技術進行焊接，焊接時大量的銅母材熔化，鈦板局部熔化，從而實現鈦和銅的有效連接。?

本發明具有以下有益效果：通過采用高熔點金屬鈦板在上而低熔點金屬銅板在下的搭接方式，焊絲送進位置偏離鈦板板邊緣0-1mm處，利用冷金屬過渡技術（CMT）的方法，通過調整工藝參數和工藝條件，獲得成形良好，均勻光滑，無宏觀缺陷的焊縫。焊后，室溫（20℃）下在WDW-100D型的微機控制電子式萬能試驗機上進行靜態拉伸試驗，拉伸速度為1mm/min，試驗結果表明，斷裂發生在焊接接頭銅側熱影響區，斷裂部分有明顯的頸縮現象。焊接接頭的平均抗拉剪強度可達銅母材強度的77%。該方法能有效控制焊接熱輸入及鈦和焊縫界面金屬間化合物層的厚度，降低了接頭的變形，提高了接頭的力學性能，從而實現了鈦/銅異種金屬的有效連接。?

附圖說明

圖1為本發明焊接工藝方法示意圖，圖中1為銅板，2為鈦板，3為焊絲，L是搭接寬度，D是焊絲偏離鈦母材邊緣的距離。圖2為本發明焊接工藝方法鈦板與銅板焊接裝配示意圖，圖中1為銅，2為鈦，3為焊絲，4為焊嘴，5為焊槍，H是焊嘴離鈦母材的垂直距離，L是搭接寬度，α是焊槍與鈦板所夾的角度。圖3為本發明焊接方法采用焊絲偏離鈦母材邊緣距離D為0mm所焊接頭的結構組成示意圖，圖中1為銅母材，2為鈦母材，3為焊縫，4為金屬間化合物。圖4為本發明焊接方法采用焊絲偏離鈦母材邊緣距離D為1mm所焊接頭的結構組成示意圖，圖中1為銅母材，2為鈦母材，3為焊縫，4為金屬間化合物。?

具體實施方式

本發明是鈦/銅異種金屬冷金屬過渡技術連接方法，采用鈦板在上而銅板在下的搭接方式，使用鎳鋁青銅（RECuNiAl）焊絲，通過冷金屬過渡技術焊接，焊接時焊絲、鈦母材和銅母材都熔化形成熔焊接接頭。本發明所述焊接方法的具體步驟為：?

步驟一、焊前處理，鈦母材和銅母材先進行機械清理，用砂紙或不銹鋼絲刷去除焊接試樣表面的氧化膜；鈦母材還要化學處理，用HF?5%+HNO₃?35%水溶液侵泡10-20min，進一步除去表面氧化膜，然后用流動的水沖洗；鈦母材和銅母材再用丙酮清洗，風干或低溫干燥待用。

步驟二、焊接試件的裝配，將表面處理好的試樣組合成鈦板在上銅板在下的搭接接頭，搭接寬度為8-10mm，置于焊接平臺上，焊嘴離母材垂直距離為8-11mm，焊絲送進位置偏離鈦板邊緣0-1mm處，焊槍與銅板所夾的角度α是45-60度，如圖1和圖2所示。?

步驟三、調節工藝參數，焊接電壓為12.6-17.0V，焊接電流為136-184A，送絲速度為6.0-8.0m/min，焊接速度為5.0-6.0mm/s，99.99%高純氬氣保護，氣流量為15-17L/min，焊前提前0.6-1.0秒送氣，焊后延遲0.8-1.0秒關氣，后用CMT（Cold?Metal?Transfer）3200焊機施焊。?

步驟四、停止焊接。?

下面結合附圖和實施案例對本發明做詳細說明。?

實施例一：?