[發明專利]一種鈦、鋁異種金屬大氣條件下的中溫釬焊方法

在審

• 申請號: 201310270332.7
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103433584A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 呂世雄;徐永強;黃永憲;鄭傳奇;崔慶龍;李充
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K1/20
• 分類號: B23K1/20;B23K1/19;B23K1/002
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，具體地說是一種鈦、鋁異種金屬大氣條件下的中溫釬焊方法。

背景技術

鈦合金和鋁合金作為輕質高強材料已被廣泛應用于航空、航天及汽車等領域。鈦合金具有高比強度和優良的低溫韌性，耐腐蝕性好，然而其高成本嚴重限制了鈦合金的大量應用。鋁合金塑韌性良好，比重輕，且相對于鈦合金，鋁合金在成本方面均具有明顯的優勢，然而鋁合金強度和耐熱性不佳，也限制了其進一步應用。鈦鋁異種金屬復合構件既可以兼顧兩種金屬各自的特性，收到物盡其用的效果，又在很大程度上降低了成本，同時有助于實現現代工業的輕量化、結構功能一體化要求。因此，鈦鋁復合構件在上述領域具有非常廣闊的應用前景，近年來鈦鋁異種金屬的連接問題也引起了業內學者們的高度重視和廣泛關注。

如何實現鈦鋁異種金屬的可靠連接是擴大其應用領域、充分發揮其獨特優勢的關鍵，也是一直困擾著業內學者的的主要問題和困難所在。由于鈦、鋁異種金屬在晶格類型、晶格常數、原子序數、電負性等方面差異巨大，存在冶金上的不形容性，室溫下鈦原子在鋁晶格內的固溶度很小，焊接過程中易生成多種脆性的金屬間化合物，并且二者熱導率、線膨脹系數等物理化學性能差異也很大，容易導致鈦鋁連接接頭存在較大殘余應力，使接頭易產生低應力破壞，降低了接頭的使用性能。

就所掌握的文獻內容而言，目前鈦、鋁異種金屬的連接方法主要有釬焊、擴散焊、激光焊、摩擦焊及熔釬焊等，普通的熔焊方法由于連接過程中母材的大量熔化致使焊縫內生成大量脆性金屬間化合物而使接頭性能嚴重惡化，已不適用于鈦、鋁異種金屬的連接。

釬焊是利用熔點較低(低于被焊金屬)的釬劑熔化后與被焊金屬發生一系列理化反應從而實現其連接的一種方法，就加熱方式而言又可以分為爐中釬焊、火焰釬焊及高頻感應釬焊等。由于釬焊溫度低于母材熔點，釬焊過程中母材不發生熔化，故釬焊鈦鋁異種金屬能夠有效抑制脆性金屬間化合物的生成和長大，進而在一定程度上提高鈦鋁釬焊接頭的強韌性。但由于鋁基釬料在鈦表面的潤濕性很差，使獲得高質量的鈦鋁釬焊接頭的難度增大。基于此，本發明旨在于提供一種改善鋁基釬料在鈦表面的潤濕性并控制金屬間化合物生成數量，獲得良好鈦鋁釬焊接頭的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈦、鋁異種金屬大氣條件下的中溫釬焊方法，解決普通釬焊過程中鋁基釬料難以潤濕鈦母材的問題，實現鈦、鋁異種金屬的可靠釬接。

為實現上述目的，本發明提供了一種鈦、鋁異種金屬大氣條件下的中溫釬焊方法，具體包括以下步驟：

(1)鈦板表面熱浸鍍鋁

將表面處理干凈的純鋁焊絲截成段，放入石墨坩堝，將石墨坩堝加熱至700℃～750℃使純鋁焊絲熔化，保溫半小時以上以保證鋁液溫度均勻化；將被連接鈦板端部去除氧化膜及油污；將NOCOLOK釬劑溶于丙酮形成懸濁液，刷涂于鈦板的端部10～20mm寬度的正反表面；待丙酮揮發后將涂有釬劑一側的鈦板垂直浸入鋁液中，保持0.5～3min后以2cm/s～3cm/s的速度勻速抽出，完成熱浸鍍，形成鍍鋁層；

(2)鋅鋁釬料的刮擦熔覆

用可燃氣體火焰加熱待焊鋁板端部和鈦板鍍鋁層部位，將鋅鋁釬料熔化于鋁板和鈦板鍍鋁層處，邊加熱邊用金屬絲反復刮擦熔化的鋅鋁釬料和試件表面，使熔化的鋅鋁釬料在鋁板和鈦板鍍鋁層上形成潤濕鋪展并均勻熔覆。

(3)大氣條件下釬焊

將上述熔覆鋅鋁釬料后的鋁板和鍍鋁鈦板裝配成搭接接頭(鋅鋁釬料熔覆層相接觸)，用可燃性氣體火焰均勻加熱使釬料層熔化并反應結合，并對接頭搭接部位施以一定的壓力保證試件緊密接觸，焊后可得質量良好的鈦鋁釬焊接頭。

本發明還具有如下特征：

1、以上所述的NOCOLOK釬劑或為活性較強的氯化物和氟化物混合釬劑。

2、以上所述的可燃性氣體火焰為乙炔和氧氣火焰或為丙烷和氧氣火焰。

3、以上所述的步驟(1)中將表面處理干凈的純鋁焊絲為采用丙酮擦拭去除純鋁焊絲表面油污。

4、以上所述的步驟(2)中用金屬絲刮擦鈦板鍍鋁層表面不宜過度，防止將鍍鋁層嚴重破壞，金屬絲需具有一定剛度且不與釬料反應。

5、以上所述的步驟(2)(3)中加熱溫度控制在390℃～420℃左右使鋅鋁釬料熔化即可，以防止母材熔化及金屬間化合物的大量生成。

6、以上所述的步驟(3)中可燃性氣體火焰加熱或為高頻感應加熱。

7、以上所述的步驟(3)中對接頭搭接部位施加的一定壓力可為靜力，

8、以上所述的步驟(3)中對接頭搭接部位施加的一定壓力或為機械振動或超聲振動。