[發明專利]一種金屬片及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011272726.2
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112406215B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 張鵬賢;祿建強;張瑾;房志忠;龐義斌
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;B32B15/20;B32B15/18;B32B33/00;B23K31/02;C22C27/02
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 崔巍

本發明提供了一種金屬片，包括銅箔層，和分別附著在銅箔層兩側的第一吸附層和第二吸附層；第一吸附層包括鈮、釩、鋅，第二吸附層包括鉻、鋅；其中，鋅占第一吸附層或第二吸附層的質量百分比為5～15％；第一吸附層中鈮和釩的質量比為2.5～3.5:1。還提供了金屬片制備方法，分別制備以鈮、釩、鋅為金屬粉末原料，和以鉻、鋅粉末為金屬粉末原料的金屬漿料；使兩種金屬漿料分別均勻的附著在銅箔兩側表面。還提供了金屬片應用于鈦合金與不銹鋼的焊接中的方法。本發明提供的金屬片本身具有較高的強度且降低了成本；制備過程簡單，保證焊接質量。應用于鈦合金和不銹鋼焊接時，實現了逐層過渡，極大的提高焊接接頭的強度。

技術領域

本發明涉及異種金屬焊接技術領域，特別涉及一種金屬片及其制備方法，以及該金屬片應用于鈦合金與不銹鋼的焊接中的方法。

背景技術

將鈦合金與不銹鋼進行焊接，鈦合金-不銹鋼結構可使不銹鋼的良好焊接性、耐磨性、低成本與鈦合金的低密度和良好耐腐蝕性相結合，充分發揮兩種材料在性能和經濟上的互補優勢。但是鈦合金與不銹鋼在物理和和化學方面的差異較大，直接連接形成接頭的強度較低，不能在工業生產中大量應用。

經研究表明，在鈦合金和不銹鋼之間添加過渡金屬，可獲得較高強度的接頭，實現鈦合金與不銹鋼的可靠連接。目前的過渡金屬通常選用單一金屬，但單一金屬在異種金屬連接中效果一般。較常用的單一金屬是鎳或銅，其中選用鎳作為過渡金屬時，由于鎳和鈦質檢的擴散能力較強，在焊接的較長時間高溫下，鎳鈦交界面又由形成金屬間化合物薄層，因此接頭強度受到限制。選用銅作為過渡金屬時，焊接接頭強度很低，鈦合金和銅的焊接界面易發生斷裂。

針對上述問題，現有技術也有使用多種金屬制備成復合過渡層，其中采用釩、鈮等貴重金屬元素制備的復合過渡層可發揮出每層金屬各自的優勢，取得更好的連接效果，但是存在成本高的問題。

發明內容

本發明目的在于解決在鈦合金和不銹鋼焊接時，添加單一過渡金屬連接效果一般，而復合過渡層成本高的問題。提供一種多層結構的金屬片，可以作為過渡金屬應用于鈦合金和不銹鋼焊接，金屬片使用銅箔作為基體材料，并且添加鋅元素，減少了貴重金屬元素鈮、釩的使用量，在不影響焊接質量的條件下，使金屬片本身具有較高的強度且降低了成本；金屬片的制備過程簡單，能夠精確控制所制備粉末層的厚度、密度，使得粉末能夠均勻的附著在銅箔表面，保證焊接質量；作為過渡金屬應用于鈦合金和不銹鋼焊接時，實現了逐層過渡，減少或避免因鈦、鐵原子直接接觸而形成脆性金屬間化合物的數量，極大的提高焊接接頭的強度。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式公開一種金屬片，包括銅箔層，和分別附著在銅箔層兩側的第一吸附層和第二吸附層；第一吸附層包括鈮、釩、鋅，第二吸附層包括鉻、鋅；其中，鋅占第一吸附層或第二吸附層的質量百分比為5～15％；第一吸附層中鈮和釩的質量比為2.5～3.5:1。

采用上述方案，采用多種金屬材料構成多層結構的金屬片，作為過渡金屬應用于鈦合金和不銹鋼焊接，可以實現逐層過渡，提高焊接接頭的強度。金屬片使用銅箔作為基體材料，并且添加鋅元素，減少了貴重金屬元素鈮、釩的使用量，在不影響焊接質量的條件下，使金屬片本身具有較高的強度且降低了成本。

根據本發明的另一具體實施方式，本發明的實施方式公開的金屬片，銅箔層的牌號為T4,厚度為0.4mm。

根據本發明的另一具體實施方式，本發明的實施方式公開的金屬片，鋅占第一吸附層或第二吸附層的質量百分比為10％；第一吸附層中鈮和釩的質量比為3:1。

采用上述方案，接頭具有最好的力學性能，對應的接頭組織中Ti-Fe系脆性金屬間化合物含量最少；接頭抗拉強度可達到380MPa。

本發明的實施方式公開了一種金屬片的制備方法，步驟包括，分別制備以鈮、釩、鋅為金屬粉末原料的金屬漿料，和以鉻、鋅粉末為金屬粉末原料的金屬漿料；使兩種金屬漿料分別均勻的附著在銅箔兩側表面；

其中金屬漿料的制備方法包括：