[發明專利]一種銅及銅合金與鋼的低真空擴散焊方法

有效

• 申請號: 201610760811.0
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN106271013B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 龍偉民;杜全斌;鐘素娟;鮑麗;沈元勛;李永;孫華為;丁天然;軒慶慶
• 申請（專利權）人: 鄭州機械研究所有限公司
• 主分類號: B23K20/02
• 分類號: B23K20/02;B23K20/24;B23K20/14;B23K20/227;B23K103/22
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 魏亞珂

一種銅及銅合金與鋼的低真空擴散焊方法，涉及金屬材料的連接技術領域，將銅/銅合金和鋼的待焊面打磨、清洗后對接組裝，在對接面之間鋪設去膜劑或含有去膜劑的金屬夾層，裝配得到連接件，所述去膜劑為B、Li、B₂O₃、H₃BO₃、KF、LiF、AlF₃、CaF₂或硼酸鹽中的至少一種；將連接件放在擴散焊爐的上壓頭和下壓頭之間，并施加1.0～1.5Mpa的預壓力，對擴散焊爐抽真空至爐中真空度不高于800Pa時開始加熱，爐內溫度達到600～850℃時，對連接件施加4～10Mpa的軸向壓力，保溫保壓6～30min；連接件擴散焊完成后，卸去壓力，隨爐冷卻即可。本發明可以在低真空低焊接溫度條件下，實現銅/銅合金與鋼的擴散連接，焊接過程中無元素揮發。

技術領域

本發明涉及金屬材料的連接技術領域，尤其是涉及一種銅及銅合金與鋼的低真空擴散焊方法。

背景技術

銅及銅合金具有優異的延展性、減摩性、導電導熱性能，廣泛應用于軸瓦、襯套、滑動軸承、熱交換器、火箭推力室、復合管道、彈帶、電極等眾多領域。然而銅及銅合金強度低易變形，難以滿足工程要求。同時，隨著銅資源的大量開發利用，其價格逐年升高，這些問題嚴重制約著其長遠發展。鋼材價格便宜且具有較高的強度，為此，工程上常將銅/鋼異類金屬連接復合材料使用。

銅及銅合金與鋼的連接可采用熔焊、釬焊及擴散焊等方法。由于銅、鋼兩種材料在化學及熱物理性能等方面有顯著差異，使其焊接冶金過程極其復雜，銅及銅合金與鋼的熔焊主要存在銅側難熔合、熱裂紋和母材性能下降等問題，在銅及銅合金與不銹鋼焊接時還會產生滲透裂紋。鋼與銅及銅合金較精密的焊接，宜采用釬焊，但釬焊時易降低接頭的耐腐蝕性能，接頭強度較低，使用范圍受到一定限制。銅及銅合金與鋼的擴散焊可克服熔焊和釬焊時存在的不足，獲得高質量的接頭，但由于銅及銅合金與O₂的親和力大，其與鋼的擴散焊需要較高的真空度和焊接溫度。擴散焊常用的工藝參數為：真空度為10^-2～10^-5Pa，焊接溫度為850～950℃，保溫時間20～60min，焊接壓力5MPa。對于10^-2～10^-5Pa的真空度，一方面擴散焊爐需要配備昂貴的高真空系統，生產成本高，擴散爐抽到此真空度下時間長，生產效率低；另一方面在高溫高真空度條件下，銅及銅合金中的Cu和其他合金元素容易揮發，黏附在擴散爐壁、爐膛或擴散爐加熱電阻絲上，不僅污染擴散爐，還會影響加熱電阻絲的導電性能，損壞擴散爐的使用性能。

發明內容

本發明的目的正是為解決銅及銅合金與鋼擴散焊時成本高、效率低和元素易揮發等問題，而提供一種用于銅及銅合金與鋼的低真空擴散焊方法。本發明可以在低真空低焊接溫度條件下，實現銅及銅合金與鋼的擴散連接，焊接過程中無元素揮發。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種銅及銅合金與鋼的低真空擴散焊方法，包括如下步驟：

（1）、將銅/銅合金、鋼的待焊面依次進行堿洗、酸洗、砂紙打磨和酒精中超聲波清洗，之后吹干備用；

（2）、將銅/銅合金與鋼的待焊面對接組裝，在對接面之間鋪設去膜劑或含有去膜劑的金屬夾層，裝配得到連接件；

所述去膜劑為B、Li、B₂O₃、H₃BO₃、KF、LiF、AlF₃、CaF₂或硼酸鹽中的至少一種；

（3）、將連接件放在擴散焊爐的上壓頭和下壓頭之間，對連接件施加1.0～1.5Mpa的預壓力，關閉爐門；

（4）、對擴散焊爐抽真空至爐中真空度不高于800Pa時，開始加熱，加熱速率為5～12℃/min，當爐內溫度達到600～850℃時，對連接件施加4～10Mpa的軸向壓力，保溫保壓6～30min；