一种钼合金和石墨的真空钎焊方法技术

本发明专利技术属于异质材料连接技术领域，具体涉及一种钼合金和石墨的真空钎焊方法。该方法包括石墨活性化步骤和真空钎焊步骤。本发明专利技术工艺设计合理、使用效果好，通过此发明专利技术得到钼合金和石墨复合件接头重熔温度高，可以在1500℃以下服役，性能稳定，不开裂。 1

A vacuum brazing method of molybdenum alloy and graphite

The invention belongs to the field of heterogeneous material connection technology, in particular to a vacuum brazing method for molybdenum alloy and graphite. The method includes graphite activation steps and vacuum brazing steps. The invention has the advantages of reasonable process design and good use effect. Through the invention, the joint remelting temperature of the joint of molybdenum alloy and graphite composite parts is high and can be served below 1500 centigrade, with stable performance and no cracking. One

【技术实现步骤摘要】
一种钼合金和石墨的真空钎焊方法
本专利技术属于异质材料连接
，具体涉及一种钼合金和石墨的真空钎焊方法。
技术介绍
钼合金具有高熔点、热膨胀系数小、导热导电性能好、热力学稳定性能好等特点，被广泛应用于核聚变装置的壁材料、高温热场材料、电真空元器件材料、X射线管配套材料(靶盘、转子支撑杆、轴承套等)。石墨是碳的六方结晶形态，作为低原子量材料，密度较低，具有极高的熔点和耐热冲击性能，是极好的耐高温材料。基于钼合金和石墨均具有高熔点、良好的导热导电性能，石墨密度小，能有效减轻材料重量，钼合金和石墨的焊接复合件已被广泛应用于核聚变反应堆材料，工业及医疗CT机用阳极靶材料。在钼及其合金和石墨连接技术方面，国内很多学者做了大量的研究。专利CN102240836B《钼和石墨真空钎焊方法》通过在待焊的钼和石墨区域增加比表面积的预处理，然后置入箔材钎料，再进行真空加压焊接。此方法在对钼和石墨增加比表面积预处理工艺实际生产操作比较复杂，不适于大批量生产。专利CN101290852B《一种大功率X线管用WMo石墨复合阳极靶材的制备方法》以及文献《医用CT机X射线管W/Mo/石墨阳极靶材的研究》和《钼/石墨复合连接特性研究》通过粉末冶金的方法制备出WMo和TiNiCr粘结剂层的复合生坯，然后将相同直径的三高石墨与复合压坯依次放入石墨模具中，复合压坯的粘结层与石墨接触，置于真空热压烧结炉中热压烧结成形。专利CN105397264A《一种钼与石墨真空热压扩散焊接方法》利用热压技术在高温下进行扩散，形成Mo的碳化物层作为焊接过渡层，最终形成钼与石墨的有效连接。文献《石墨与钼合金钎焊材料与钎焊工艺的研究》一文主要就三种焊料即Ti-Si钎料、Zr钎料和Ti钎料对石墨和TZM的焊接工艺和接头的焊接性能展开了研究。文献《钼与石墨的扩散焊接》研究了钼与石墨无中间层直接扩散焊接时接头的界面结构与接头性能，并研究了以箔状和粉状钛和镍为中间层材料时接头的组织和性能的变化。这些方法所涉及到的钼及其合金与石墨焊接方法，均以不同添加元素、不同钎料层数、不同添加形式，包括粉、箔、镀层等进行钎焊，以及改变焊接面结构以增加钎料同母材接触面积，增加浸润性、粘结性为目的的焊接方法均需要压力焊接，这种工艺缺点是每炉次只能焊接一件产品，生产效率低，成本高，不适于大批量生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种钼合金和石墨的真空钎焊方法，通过在石墨待焊表面进行活性化处理，然后置入钎料，直接与钼合金进行真空钎焊，从而得到钼合金与石墨的复合件，本专利技术的方法极大地提高了生产效率。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种钼合金和石墨的真空钎焊方法，依次包括：石墨活性化步骤：将钛合金薄片放置于待焊石墨的待焊面上进行活性化处理，得到活性处理的石墨；真空钎焊步骤：将钎焊料放置于待焊钼合金和所述活性处理的石墨中间进行真空钎焊处理，得到钼合金和石墨的复合件。在本专利技术中，待焊接的石墨主要含有共价键，表现出非常稳定的电子配位，很难被金属键的金属钎料润湿，因此，专利技术人采用钛合金将石墨表面活化，这样更有利于钎料与石墨表面的润湿。在上述钼合金和石墨的真空钎焊方法中，作为一种优选实施方式，在所述石墨活性化步骤之前还包括高真空除气步骤：将所述待焊钼合金和所述待焊石墨在真空度不低于5×10-4Pa(比如4×10-4Pa、2×10-4Pa、1×10-4Pa、9×10-5Pa)的条件下进行除气热处理；更优选地，所述除气热处理的温度为1500～1800℃(比如1510℃、1550℃、1580℃、1600℃、1620℃、1650℃、1670℃、1690℃、1720℃、1750℃、1790℃)，保温时间为30～60min(比如32min、35min、38min、42min、45min、48min、50min、55min、58min)；进一步优选地，所述除气热处理是在真空炉中完成的。由于石墨吸附性较强，为了避免钎焊过程中产生气孔，采用高真空处理以排净石墨内的杂质气体。在上述钼合金和石墨的真空钎焊方法中，作为一种优选实施方式，在所述石墨活性化步骤中，所述活性化处理是在真空炉中完成的。在上述钼合金和石墨的真空钎焊方法中，作为一种优选实施方式，在所述石墨活性化步骤中，所述钛合金薄片的尺寸与所述待焊石墨的待焊面的尺寸相同(即钛合金薄片正好可以覆盖在待焊石墨的待焊面上)；更优选地，所述钛合金薄片的厚度为0.2～0.5mm(比如0.21mm、0.25mm、0.28mm、0.30mm、0.35mm、0.40mm、0.45mm、0.49mm)，钛合金薄片的厚度太薄或过厚会降低钼合金和石墨的连接强度。在上述钼合金和石墨的真空钎焊方法中，所述钛合金薄片可以是钛质量百分比含量在80％以上的钛合金，由于纯钛的活性较高，与石墨可以反应生成TiC，因此，所述钛合金薄片优选为纯钛薄片，进一步地，所述纯钛薄片满足GB/T3622-2012《钛及钛合金带、箔材》标准规定的TA1的相关规定。在上述钼合金和石墨的真空钎焊方法中，作为一种优选实施方式，在所述石墨活性化步骤中，所述活性化处理的温度为1700～1800℃(比如1710℃、1730℃、1750℃、1760℃、1770℃、1780℃、1790℃、1799℃)，保温时间为10～30min(比如12min、15min、18min、22min、25min、28min、30min)，真空度不低于5×10-4Pa(比如4×10-4Pa、2×10-4Pa、1×10-4Pa、9×10-5Pa)；更优选地，在所述石墨活性化步骤中，所述活性化处理之后还包括随炉冷却至60℃以下出炉(比如40℃、45℃、50℃、55℃、59℃)。活性化处理温度过高、保温时间过长，会造成钛料蒸发太快，不利于形成稳定的活化层；而真空度过低，钛料活性强，易氧化。在上述钼合金和石墨的真空钎焊方法中，作为一种优选实施方式，在真空钎焊步骤中，所述钎焊料的成分包括：Ti、Cr和Ta；更优选地，按照质量百分比，所述钎焊料由如下成分组成：Ti80～90％，Cr5～10％、Ta5～10％；进一步优选地，所述钎焊料是采用真空熔炼结合轧制的工艺制备的。在上述钼合金和石墨的真空钎焊方法中，作为一种优选实施方式，在真空钎焊步骤中，所述钎焊料为薄片状，厚度优选为0.15～0.30mm(比如0.16mm、0.18mm、0.20mm、0.22mm、0.25mm、0.27mm、0.29mm)。钎焊料的厚度太薄或过厚会降低钼合金和石墨的连接强度。在上述钼合金和石墨的真空钎焊方法中，作为一种优选实施方式，在真空钎焊步骤中，所述真空钎焊处理的温度为1820～1900℃(比如1830℃、1840℃、1850℃、1860℃、1870℃、1880℃、1890℃、1899℃)，保温时间为10～30min(比如12min、15min、18min、22min、25min、28min、30min)，真空度不低于5×10-3Pa(比如3×10-3Pa、1×10-3Pa、9×10-4Pa、5×10-4Pa、3×10-4Pa、1×10-4Pa)。钎焊温度过高，会造成钎料挥发过多，还会造成母材再结晶，而真空度过低会导致钎缝中的气体不易排出，形成气孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钼合金和石墨的真空钎焊方法，其特征在于，依次包括：

【技术特征摘要】
1.一种钼合金和石墨的真空钎焊方法，其特征在于，依次包括：石墨活性化步骤：将钛合金薄片放置于待焊石墨的待焊面上进行活性化处理，得到活性处理的石墨；真空钎焊步骤：将钎焊料放置于待焊钼合金和所述活性处理的石墨中间进行真空钎焊处理，得到钼合金和石墨的复合件。2.根据权利要求1所述的钼合金和石墨的真空钎焊方法，其特征在于，在所述石墨活性化步骤之前还包括高真空除气步骤：将所述待焊钼合金和所述待焊石墨在真空度不低于5×10-4Pa的条件下进行除气热处理；优选地，所述除气热处理的温度为1500～1800℃，保温时间为30～60min；进一步优选地，所述除气热处理是在真空炉中完成的。3.根据权利要求1所述的钼合金和石墨的真空钎焊方法，其特征在于，在所述石墨活性化步骤中，所述活性化处理是在真空炉中完成的。4.根据权利要求1-3任一项所述的钼合金和石墨的真空钎焊方法，其特征在于，在所述石墨活性化步骤中，所述钛合金薄片的尺寸与所述待焊石墨的待焊面的尺寸相同；优选地，所述钛合金薄片的厚度为0.2～0.5mm。5.根据权利要求1-4任一项所述的钼合金和石墨的真空钎焊方法，其特征在于，所述钛合金薄片为纯钛薄片，进一步地，所述纯钛薄片满足GB/T3622-2012《钛及钛合金带、箔材》标准规定的TA1的相关规定。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：董帝，刘国辉，吕周晋，熊宁，康聚磊，王寅，
申请(专利权)人：安泰天龙钨钼科技有限公司，安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11