[發明專利]以合金粉末作為焊接填料的焊接方法

在審

• 申請號: 201811240775.0
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN111085752A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 葉均蔚;賽義德巴德;埃薩姆拉法
• 申請（專利權）人: 葉均蔚;賽義德巴德
• 主分類號: B23K9/00
• 分類號: B23K9/00;B23K9/32
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒;劉鐵生

本發明提出一種以合金粉末作為焊接填料的焊接方法。本發明是基于適當比例將至少五種金屬元素的粉末混合成一高熵合金粉末以作為焊接填料，接著將該高熵合金粉末填入位于兩個母材之間的一接合溝槽之中。繼續地，先利用電弧焊技術于該接合溝槽之中完成初次焊接(根部焊)，之后再重復性地執行填入高熵合金粉末以及焊接的動作，直到兩個母材之間的焊縫達到預定的長度和/或厚度為止。在本發明中，高熵合金粉末是由多合金顆粒所組成，且該些合金顆粒的尺寸大小為微米等級；因此，以高熵合金粉末作為焊接填料的情況下，形成于兩個母材之間的焊縫會具有細致的超細組織，提升比強度、斷裂阻抗、抗拉強度、及抗腐蝕與抗氧化能力等特性。

技術領域

本發明是關于焊接制程的相關技術領域，尤指一種以合金粉末作為焊接填料的焊接方法。

背景技術

焊接是一種通過加熱在兩個母材的表面間形成原子-原子間鍵結而使該兩個母材達成永久性接合的工藝技術。焊接的實現方式可分為以下三種：

(1)真實焊接：加熱欲接合的母材使其局部熔化形成熔池，熔池冷卻后便會凝固而后接合欲接合的母材。必要時，可在加熱母材時加入填料金屬的熔融物于熔池之中，以達到最佳的焊接效果；

(2)軟焊或硬焊：無需熔化母材本身，而是僅單獨加熱熔點較低的填料金屬，并利用填料金屬的熔融物的毛細及化學鍵結作用來連接兩個母材；以及

(3)鍛焊：先加熱兩個母材使其達到白熾狀態，接著利用壓擊或振動的方式，使兩個母材相互接合。

并非所有金屬件都能夠利用上述焊接方法進行接合。舉例而言，焊接鈦與不銹鋼時，兩者之間的焊縫會因為鈦的性質活潑而形成脆性的金屬間化合相(TiFe、TiFe2或TiC)。雖然現有的商業焊料金屬包括有鋁基、銅基、鐵基、或鎳基的超合金，但仍不適于作為特定的異質母材(例如:鈦與不銹鋼)的焊接制程的填料金屬。有鑒于此，中國專利號CN104476010B揭示一種高熵合金(high-entropy alloys)焊絲，其中所述高熵合金焊絲的組成包括：5at％的鈦元素、1-20at％的鐵元素、25-30at％的鉻元素、25-35at％的銅元素、以及25-35at％的鎳元素。由于高熵合金具有優良的機械性質，因此將高熵合金加工為焊絲并應用為焊接不銹鋼與鈦的填料金屬時，并不會在焊縫生成脆性的金屬間化合相。

圖1顯示現有的一種焊接系統的架構圖，其中現有的焊接系統包括：一焊槍21’、一電弧焊供電裝置22’以及一氣體供應裝置23’。由圖1可發現，由于高熵合金焊絲HE’的長度有限，因此對左母材11’與右母材12’進行大范圍的焊接時，可能必須一次或多次的補充高熵合金焊絲HE’，導致焊接制程不通暢。同時，除了影響該電弧焊供電裝置22’的輸出電流的設定與選擇以外，高熵合金焊絲HE’的長度與直徑(或厚度)也同時限制了左母材11’與右母材12’之間的接合設計。例如，圖1顯示左母材11’與右母材12’之間采用標準接合設計(即，水平接合)；然而，一旦左母材11’與右母材12’之間采用非標準接合方式，則高熵合金焊絲HE’便可能難以饋入左母材11’與右母材12’之間的接合溝槽13’；在這種情況下，左母材11’與右母材12’之間可能就無法透過電弧焊而形成足夠長度和/或厚度的焊縫。另一方面，對厚度大于5mm的兩片母材進行焊接時，必須先對兩片母材進行開坡口，并在該兩片母材的表面完成焊接；接著翻轉，在完成該兩片母材的底面的背面清根(back gouging)處理之后，再在底面重復一次焊接以增加強度。

由上述說明可知，高熵合金焊絲的提出的確大幅地擴增合金焊料的種類與數量，但實際應用于焊接制程時仍有許多的限制與缺陷。因此，實有必要對已知的使用高熵合金焊絲作為焊接填料的焊接方法進行改善。有鑒于此，本案的發明人極力加以研究發明，而終于研發完成本發明的一種以合金粉末作為焊接填料的焊接方法。

發明內容