[發(fā)明專(zhuān)利]一種鎢/銅焊接用銅基釬料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410527725.6
• 申請(qǐng)日: 2014-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105479034B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 練友運(yùn);劉翔;封范
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 核工業(yè)西南物理研究院
• 主分類(lèi)號(hào): B23K35/30
• 分類(lèi)號(hào): B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 核工業(yè)專(zhuān)利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

本發(fā)明屬于一種適用于鎢/銅釬焊連接的Cu基釬料合金及其制備方法，具體涉及一種鎢/銅焊接用銅基釬料及其制備方法。一種鎢/銅焊接用銅基釬料，釬料合金的化學(xué)成分組成為Cu_100?x?y?zMn_xSi_yCr_z，其中x、y、z為原子百分比，25％≤x≤33％，0％<y≤1％，0％<z≤1％。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，①開(kāi)發(fā)出新型的富Cu(>70％)單相固溶體合金釬料，成分均勻好、無(wú)偏析，組織細(xì)小，制備工藝簡(jiǎn)單可靠、再現(xiàn)性好；②新的箔帶釬料具有好的熔化特性，且與鎢和銅母材的潤(rùn)濕性良好；③釬焊接頭具有高熱導(dǎo)率、良好的力學(xué)性能和抗熱疲勞性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種適用于鎢/銅釬焊連接的Cu基釬料合金及其制備方法，具體涉及一種鎢/銅焊接用銅基釬料及其制備方法。

背景技術(shù)

鎢/銅連接的主要技術(shù)有：電子束焊接、熱等靜壓、等離子體噴涂、燒結(jié)熔滲法、活性金屬澆注法與釬焊等。其中，釬焊是通過(guò)液態(tài)釬料連接母材的一種焊接工藝；一般的，僅釬料在釬焊過(guò)程中發(fā)生熔化；因其具有對(duì)母材影響小、對(duì)焊件尺寸與形狀要求低以及低成本等特點(diǎn)，該技術(shù)已被廣泛使用。

作為釬焊所用的必備材料，釬料是影響釬焊工藝與釬焊質(zhì)量的關(guān)鍵因素。SEKI最早嘗試使用Ni基非晶釬料進(jìn)行W/Cu合金釬焊，發(fā)現(xiàn)所形成的焊縫與W的界面處常出現(xiàn)Ni-W脆性金屬間化合物，導(dǎo)致接頭性能惡化。為避免接頭脆性，MAKSIMOVA致力于W/Cu釬焊連接用高韌合金釬料的研究，開(kāi)發(fā)出Ag-Cu、Ti-Cu、Cu-Mn等體系釬料。其中，Ag-Cu共晶釬料雖具有良好的浸潤(rùn)性等特性，但Ag組元成本高，且不適用真空釬焊；Ti-Cu系釬料在釬焊過(guò)程中對(duì)釬焊條件十分敏感，性能不穩(wěn)定；而CuMn系釬料主要包括PM-63和PM-72兩種類(lèi)型，其中后者形成的釬焊接頭具有較好的力學(xué)性能。PM-72型釬料對(duì)應(yīng)的原子百分比成分為：40％Mn、1％Ni、2％Fe、1％Si和56％Cu。由于PM-72型釬料中低熱導(dǎo)率組元Mn(其導(dǎo)熱系數(shù)λ＝0.0782W/(cm·K)，而基體元素Cu的達(dá)到4.01W/(cm·K)，W的達(dá)到1.74W/(cm·K))含量較高，原子百分比成分達(dá)40％，釬焊合金的導(dǎo)熱能力變差，降低焊件整體的導(dǎo)熱能力，影響ITER裝置對(duì)部件傳熱能力的服役要求。與此同時(shí)，合金的高M(jìn)n含量也容易引起成分偏析，導(dǎo)致某種含Mn脆性相沿著焊縫與基體材料的界面析出，使釬焊質(zhì)量急劇惡化。俄羅斯的KALIN等人采用了STEMET 1204M釬料用于鎢銅的之間焊接，該釬料具體為Cu–28Ti–1Bewt％，釬焊溫度為950℃。

針對(duì)現(xiàn)有W/Cu連接用釬料的研究現(xiàn)狀與不足，我們將基于Cu-Mn二元合金體系，結(jié)合元素間的導(dǎo)熱系數(shù)、熔點(diǎn)、固溶度和抗氧化性等物性，選擇合適的添加元素，對(duì)Cu-Mn二元基體合金進(jìn)行多元微合金化，并結(jié)合單輥甩帶急冷技術(shù)，獲得成分均勻好，組織細(xì)小、無(wú)偏析的薄箔釬料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鎢/銅焊接用銅基釬料及其制備方法，它具有成本低、組織均勻、制作簡(jiǎn)單且釬焊工藝簡(jiǎn)便易行的特點(diǎn)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種鎢/銅焊接用銅基釬料，釬料合金的化學(xué)成分組成為Cu_100-x-y-zMn_xSi_yCr_z，其中x、y、z為原子百分比，25％≤x≤33％，0％&lt;y≤1％，0％&lt;z≤1％。

一種鎢/銅焊接用銅基釬料的制備方法，該釬料通過(guò)非自耗電弧熔煉和水冷銅輥熔體快淬方法制備，它是由下述步驟實(shí)現(xiàn)：

(1)配料：在Cu_100-x-y-zMn_xSi_yCr_z，25≤x≤33，0&lt;y≤1，0&lt;z≤1成分區(qū)間內(nèi)選擇成分配比；將所選的原子百分比化學(xué)成分，轉(zhuǎn)換成重量百分比成分(wt.％)，按配比稱(chēng)取各組元金屬原料；