一种钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法技术

一种钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法，它涉及焊接领域，本发明专利技术目的是为了缩短钨铜合金与铬锆铜合金焊接时间和避免阻焊剂的使用，降低焊接成本，提高焊接效率。本发明专利技术采用超声波辅助钎焊的方法连接钨铜与铬锆铜合金，通过钛合金中间层，在焊接过程中引用超声波，利用声空化作用促进融化的钎料在焊接面上的铺展和润湿。钨铜合金和铬锆铜合金组合焊接时，移动其中的一块母材，促进气泡的排出，然后在较低的焊接压力下，较短的时间内完成超声波辅助钎焊过程，此外，本发明专利技术可以在大气环境下进行焊接，对焊接操作人员的技术要求低，焊接效率高。本发明专利技术应用于焊接领域。

【技术实现步骤摘要】
一种钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法
本专利技术涉及焊接领域，具体涉及一种钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法。
技术介绍
钨铜合金综合了金属钨和铜的优点，微观组织均匀、耐高温、强度高、耐电弧烧蚀、密度大，导电、导热性能适中，有较广泛的用途。目前，已用于制造抗电弧烧蚀的高压电器开关的触头和火箭喷管喉衬、尾舵等高温构件，也用作电加工的电极、高温模具以及其他要求导电导热性能和高温使用的场合。铬锆铜(CuCrZr)具有较高的强度和硬度，导电性和导热性强，耐磨性和减磨性好，经时效处理后硬度、强度、导电性和导热性均显著提高。广泛用于电机整流子和对焊机等的电极，以及其他高温要求强度、硬度、导电性的零件。钨铜与铬锆铜合金的连接能充分发挥这两种材料的优良性能，在高压开关电触头中，钨铜合金材料和铬锆铜合金常用作触头和基座，因此研究这两种材料的焊接具有重要的意义。钨铜合金熔点极高，超过3000℃其中的钨成分还无法熔化，因此常规的熔化焊方法很难焊接。由于铜及铜合金的导热系数大，容易氧化，焊接接头中易产生气孔和裂纹等缺陷，铜合金的流动性大，空间位置的焊接难度大，熔焊的方法焊接铜合金也比较困难。近年来，学者们对钨铜及铜合金焊接进行了一系列的研究。专利CN108237280A提出了一种钨铜电极的焊接方法，采用钎焊的方法实现钨铜电极头和铜底座的连接，通过阻焊剂，把焊缝分成排气区和钎料加入区，钎焊率可以达到80％以上，该方法中阻焊剂的添加工艺比较复杂，焊接效率低。专利CN105057873A中先采用烧结的方法制造钨铜合金，在钨铜合金的表面上形成一层纯铜，然后采用电子束焊接的方法实现钨铜合金表面的铜和铬锆铜合金的连接。该方法钨铜合金烧结过程工艺复杂，烧结温度高，压力大，能耗高，电子束焊接虽然热影响区域小，但是需要高真空的环境，焊接成本高。此外，文献(J.Lietal.FusionEngineeringandDesign86(2011)2874–2878)中采用扩散焊的方法焊接钨和铬锆铜，加入钛中间层，钛的屈服强度和弹性模量比较小，长时间的扩散过程可有效减小焊接应力。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了缩短钨铜合金与铬锆铜合金焊接时间和避免阻焊剂的使用，降低焊接成本，提高焊接效率。为此本专利技术采用超声波辅助钎焊的方法连接钨铜与铬锆铜合金，通过钛合金中间层，在焊接过程中引用超声波，利用声空化作用促进融化的钎料在焊接面上的铺展和润湿。钨铜合金和铬锆铜合金组合焊接时，移动其中的一块母材，促进气泡的排出，然后在较低的焊接压力下，较短的时间内完成超声波辅助钎焊过程，此外，本专利技术可以在大气环境下进行焊接，对焊接操作人员的技术要求低，焊接效率高。本专利技术的一种钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法，它是按照以下步骤进行的：一、焊接前将待焊接的钨铜块与铬锆铜基座表面打磨光亮，并用丙酮作为清洗剂对两块母材进行超声波清洗，除去表面的杂质；二、用卡具将上一步清洗后的钨铜块和铬锆铜基座固定在预热台上，预热温度为500～600℃，预热时间为5～30min；三、预热后，用火焰喷枪分别对钨铜和铬锆铜的待焊接表面进行局部加热，火焰将待焊部位完整包围，在温度达到钎剂熔点的时，在待焊表面铺放钎剂，并使钎剂在待焊接表面铺展开；四、在温度达到银基或者铜基钎料熔点时，将银基或铜基钎料预涂覆在已经被钎剂覆盖的待焊接表面；五、钎料在待焊接面预铺展后，使用钛板作为中间层，置于钨铜或铬锆铜的待焊接面上，然后通过超声振动头对钛合金板施加超声；六、将已经涂覆钎料的钨铜和铬锆铜母材通过卡具将焊接面组合到一起，并用火焰喷枪加热，达到焊接温度后，平移错位钨铜块2-3mm、往复2-5次；七、将超声振动头放在钨铜合金上，施加0.2Mpa压力，进行超声波辅助钎焊，保持压力，对焊接件进行风冷处理，即完成所述的钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法；其中，步骤五和七中超声振动的工艺参数均为：振幅2-10μm，频率15-45kHz，振动时间1-5s。本专利技术方案的技术原理：钨铜和铬锆铜合金的熔焊容易造成合金元素烧损、焊接裂纹、气孔等焊接缺陷，需要开发二者新的焊接方法，以形成良好的焊接接头。因此，本专利技术采用一种新的钎焊方法连接钨铜和铬锆铜合金，钎焊方法降低了焊接温度，有效减少或者避免了合金元素的烧损，同时用火焰喷枪局部加热焊接区域，并配合钎剂的保护作用，可使待焊表面保持洁净。通过钛合金板将超声振动引入到液态钎料润湿待焊表面的过程，促进液态钎料对母材润湿铺展。组合焊接过程中焊接面之间的相对移动，排出多余的气体，进而施加的超声振动，不仅可进一步促进焊缝中气孔的排出，而且通过声空化在液态钎料中产生高温、高压、微射流等热、力学效应，促进金属液的流动和原子的扩散，在较低焊接压力下，快速形成致密、可靠的焊接接头。本专利技术包含以下有益效果：1.焊接温度低，焊接变形量小，同时避免焊接后母材硬度大幅度下降。2.焊接过程钎剂和火焰的双重保护，使待焊表现避免严重氧化。3.引入的超声振动极大促进液态钎料与母材的润湿结合，帮助排出焊缝中的气孔，同时增强液态钎料的填缝能力，增加接头的钎透率。4.焊接过程中铜合金不会形成液态，减少铜合金的氧化和裂纹的产生，导电率下降不明显。5.焊接在大气环境下进行，灵活性强，效率高，成本低。附图说明图1为实施例1焊接后的零件毛坯照片；图2为实施例1机加工之后零件的局部形貌照片。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式的一种钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法，它是按照以下步骤进行的：一、焊接前将待焊接的钨铜块与铬锆铜基座表面打磨光亮，并用丙酮作为清洗剂对两块母材进行超声波清洗，除去表面的杂质；二、用卡具将上一步清洗后的钨铜块和铬锆铜基座固定在预热台上，预热温度为500～600℃，预热时间为5～30min；三、预热后，用火焰喷枪分别对钨铜和铬锆铜的待焊接表面进行局部加热，火焰将待焊部位完整包围，在温度达到钎剂熔点的时，在待焊表面铺放钎剂，并使钎剂在待焊接表面铺展开；四、在温度达到银基或者铜基钎料熔点时，将银基或铜基钎料预涂覆在已经被钎剂覆盖的待焊接表面；五、钎料在待焊接面预铺展后，使用钛板作为中间层，置于钨铜或铬锆铜的待焊接面上，然后通过超声振动头对钛合金板施加超声；六、将已经涂覆钎料的钨铜和铬锆铜母材通过卡具将焊接面组合到一起，并用火焰喷枪加热，达到焊接温度后，平移错位钨铜块2-3mm、往复2-5次；七、将超声振动头放在钨铜合金上，施加0.2Mpa压力，进行超声波辅助钎焊，保持压力，对焊接件进行风冷处理，即完成所述的钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法；其中，步骤五和七中超声振动的工艺参数均为：振幅2-10μm，频率15-45kHz，振动时间1-5s。本实施方式步骤一打磨目的是减少氧化物对焊接过程产生不良影响，并且用丙酮作为清洗剂对两块母材进行超声波清洗，除去表面的杂质，避免对钎料、钎剂的润湿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：/n一、焊接前将待焊接的钨铜块与铬锆铜基座表面打磨光亮，并用丙酮作为清洗剂对两块母材进行超声波清洗，除去表面的杂质；/n二、用卡具将上一步清洗后的钨铜块和铬锆铜基座固定在预热台上，预热温度为500～600℃，预热时间为5～30min；/n三、预热后，用火焰喷枪分别对钨铜和铬锆铜的待焊接表面进行局部加热，火焰将待焊部位完整包围，在温度达到钎剂熔点的时，在待焊表面铺放钎剂，并使钎剂在待焊接表面铺展开；/n四、在温度达到银基或者铜基钎料熔点时，将银基或铜基钎料预涂覆在已经被钎剂覆盖的待焊接表面；/n五、钎料在待焊接面预铺展后，使用钛板作为中间层，置于钨铜或铬锆铜的待焊接面上，然后通过超声振动头对钛合金板施加超声；/n六、将已经涂覆钎料的钨铜和铬锆铜母材通过卡具将焊接面组合到一起，并用火焰喷枪加热，达到焊接温度后，平移错位钨铜块2-3mm、往复2-5次；/n七、将超声振动头放在钨铜合金上，施加0.2Mpa压力，进行超声波辅助钎焊，保持压力，对焊接件进行风冷处理，即完成所述的钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法；/n其中，步骤五和七中超声振动的工艺参数均为：振幅2-10μm，频率15-45kHz，振动时间1-5s。/n...

【技术特征摘要】
1.一种钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、焊接前将待焊接的钨铜块与铬锆铜基座表面打磨光亮，并用丙酮作为清洗剂对两块母材进行超声波清洗，除去表面的杂质；
二、用卡具将上一步清洗后的钨铜块和铬锆铜基座固定在预热台上，预热温度为500～600℃，预热时间为5～30min；
三、预热后，用火焰喷枪分别对钨铜和铬锆铜的待焊接表面进行局部加热，火焰将待焊部位完整包围，在温度达到钎剂熔点的时，在待焊表面铺放钎剂，并使钎剂在待焊接表面铺展开；
四、在温度达到银基或者铜基钎料熔点时，将银基或铜基钎料预涂覆在已经被钎剂覆盖的待焊接表面；
五、钎料在待焊接面预铺展后，使用钛板作为中间层，置于钨铜或铬锆铜的待焊接面上，然后通过超声振动头对钛合金板施加超声；
六、将已经涂覆钎料的钨铜和铬锆铜母材通过卡具将焊接面组合到一起，并用火焰喷枪加热，达到焊接温度后，平移错位钨铜块2-3mm、往复2-5次；
七、将超声振动头放在钨铜合金上，施加0.2Mpa压力，进行超声波辅助钎焊，保持压力，对焊接件进行风冷处理，即完成所述的钨铜合金与铬锆铜合金的钎焊方法；
其中，步骤五和七中超声振...

【专利技术属性】
技术研发人员：许志武，陈姝，李政玮，苗晓丹，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，沈阳金昌蓝宇新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙;23