[發明專利]用于W-Cu復合材料與不銹鋼真空活性釬焊工藝的釬料及方法

在審

• 申請號: 201610137123.9
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105618957A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 夏春智;楊駿;許祥平;鄒家生
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K1/20;B23K1/008
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

技術領域

本發明涉及用于W-Cu復合材料與不銹鋼真空活性釬焊工藝的釬料及方法，屬于釬 焊領域。

背景技術

W-Cu復合材料兼具了W和Cu的諸多性能，其具有良好的導電導熱性，高的強度 和硬度，低的熱膨脹系數，良好的耐電弧侵蝕性、抗高溫氧化性及抗熔焊性等優異特征。 廣泛應用于能源、國防工業、航空航天、以及核工業等領域，主要涉及炮軌導彈頭、火 箭發動機噴管喉襯、噴嘴和燃氣舵等部件，是一種極具有發展前進的高溫復合材料。不 銹鋼具有良好的耐腐蝕、耐熱性和較好的力學性能，適于制造要求耐腐蝕、抗氧化、耐 高溫和超低溫的零部件及設備，應用領域十分廣泛，其焊接性具有特殊性。在實際使用 過程中，W-Cu復合材料常會出現高溫抗氧化性差、低溫韌性不足等問題，無法滿足在 高溫及腐蝕環境中的持久使用，嚴重影響結構件的使用壽命和正常運作。為了進一步發 揮W-Cu復合材料和不銹鋼的優越性能，彌補其弱勢缺陷；W-Cu復合材料與不銹鋼連 接成復合件，既可以充分發揮W-Cu復合材料的優良特征，又能展現不銹鋼的優異性能， 提高了連接構件的整體性能，具有重大的實用價值。

W-Cu復合材料與不銹鋼連接時，其物理化學性能差異較大，嚴重影響兩者的性能。 而且W-Cu復合材料對氣體雜質敏感性較大，以及易出現脆化物相和微孔，嚴重影響接 頭的氣密性及承載能力。W-Cu復合材料與不銹鋼焊接時，循環熱載荷對W-Cu復合材 料和不銹鋼復合件產生不良影響，易出現焊合區晶粒粗大、組織脆化、殘余應力、氣體 雜質污染和應力集中等現象，接頭斷裂傾向增大，焊縫金屬力學性能降低。而組織結構 變化和應力集中等問題是W-Cu復合材料與不銹鋼焊接面臨的重要問題。因此，以W-Cu 復合材料和不銹鋼的連接技術來制備復合件的方式迫在眉急。

對于W-Cu復合材料與不銹鋼的連接而言，釬焊特別是真空活性釬焊技術適合性更 好。同時采用一種性能優良和性價比高的填充材料，制定合理的焊接工藝是實現W-Cu 復合材料與不銹鋼異種材料連接的關鍵。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種用于W-Cu復合材料 與不銹鋼真空活性釬焊工藝的釬料及方法，釬料對W-Cu復合材料和不銹鋼具有良好的 潤滑性，熔化溫度較低，釬料熔化均勻。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的一種用于W-Cu復合材料與不銹鋼真空 活性釬焊工藝的釬料，所選釬料以重量百分比計的元素成分包括：Cu25％～33％，Ti1.0％～ 3.5％，Ni3.0％～5.0％，Zr1.0％～2.2％，Mn3.5％～7.0％，余量為Ag。

作為優選，所述釬焊用料由以下重量百分比的組分組成：Cu27％～33％，Ti1.0％～ 3.0％，Ni3.5％～4.5％，Zr1.2％～1.8％，Mn4.0％～6.0％，余量為Ag。

作為優選，所述釬料各組分質量百分比含量如下：Cu30％，Ti2.0％，Ni4.0％，Zr1.5％， Mn5.0％，余量為Ag。

作為優選，所述釬料為箔帶狀，厚度為100～150μm。

一種W-Cu復合材料與不銹鋼的真空活性釬焊方法，包括以下步驟：

(1)準備階段：對待釬焊的W-Cu復合材料和不銹鋼試樣截面進行清理，除去表面 的雜質、油污以及氧化膜，利用W28～W3.5號金相砂紙進行研磨光滑并具有一定的粗糙 度，將W-Cu復合材料、不銹鋼及釬料箔片一起置于丙酮中，采用超聲波清洗10～15min， 并進行烘干處理待用；

(2)裝配階段：將清洗烘干后的釬料箔片置于不銹鋼和W-Cu復合材料待焊表面之 間，并緊貼裝配于專用釬焊夾具中，確保連接的精度，在夾具上放置額定質量的壓頭， 產生0.02～0.04MPa的恒定垂直壓力；

(3)釬焊連接階段：將裝配好的夾具整體置于真空度不低于1.5×10-3Pa的釬焊 設備中，首先以15～20℃/min的速率升溫至300～350℃，保溫10～15min，再以8～12℃ /min的速率升溫至600～650℃，保溫時間15～20min，再以4～6℃/min的速率繼續升 溫至釬焊溫度810～860℃，保溫時間15～45min，再以4～6℃/min的速率冷卻至600～ 650℃，通入氬氣快速冷卻至室溫，開爐取出被焊連接件即可。