專利名稱：H62銅合金器件Ag-Cu-Zn液相擴散連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅合金器件的瞬時液相擴散連接技術(shù)，尤其涉及到一種H62銅合金器件 Ag-Cu-Zn液相擴散連接方法。
背景技術(shù)：
隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，對雷達的性能要求進一步提升，要求雷達能實現(xiàn)精密跟蹤目 標；能進行精細的距離-多普勒成像和目標識別；能測量復(fù)雜目標的結(jié)構(gòu)；有利于觀察空間"碎 片"類小尺寸目標，從而有利于跟蹤航天器軌道行蹤及確保航天器安全。毫米波雷達優(yōu)點明 顯可以實現(xiàn)超低空探測和精密跟蹤目標，具有頻帶寬、分辨力高、抗干擾能力強、系統(tǒng)體 積小、重量輕等一系列優(yōu)點，高的角分辨率與高的角度測量精度；用較小的天線物理孔徑即 可獲得高的天線增益；在毫米波段能獲得很寬的信號帶寬；增大了回波信號的多普勒帶寬； 能進行精細的距離-多普勒成像和目標識別；能測量復(fù)雜目標的結(jié)構(gòu)有利于觀察空間"碎片" 類小尺寸目標。
毫米波雷達器件一般采用銅合金，尤其是服2黃銅由于良好的加工性能而得到了廣泛的 應(yīng)用。該器件尺寸要求精度極高， 一般要求腔體變形不超過土0.02mm，釬縫圓角R<0. 3mm。
傳統(tǒng)釬焊連接技術(shù)由于部分器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，放置釬料困難，并且圓角尺寸不易控制，已 無法完全滿足器件要求；
擴散焊需要精確控制壓力，連接效率低，并且小變形率時無法實現(xiàn)大面積焊合。 熔化焊接方法根本無法實現(xiàn)這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的有效連接。 ' 瞬時液相擴散連接方法，在母材間加入中間層，在低于母材熔點的溫度下進行保溫，利 用中間層與母材發(fā)生共晶反應(yīng)在連接界面上形成一定數(shù)量的液相，同時由于液相的作用使擴 散加速，液相中降低熔點的元素迅速向基體擴散，使得結(jié)合界面化學成分明顯改變，相平衡 中的液相減少，導(dǎo)致在一定溫度下保溫一段時間結(jié)合界面實現(xiàn)等溫凝固。經(jīng)過等溫凝固、固 相成分均勻化，最后得到與母材化學成分和組織均勻一致的接頭并獲得連續(xù)的接合面組織， 一種新型的精密連接技術(shù)，具有變形小、連接溫度低、殘余應(yīng)力小、接頭強度高等優(yōu)點。而 傳統(tǒng)的銅合金器件的瞬時液相擴散連接技術(shù)，多利用Ag-Cu 二元共晶，該共晶溫度高，液相 量大，圓角尺寸不易控制。如果能找到新的共晶體系，實現(xiàn)銅合金瞬時液相擴散連接的圓角 和尺寸控制，必將大力推動銅合金精密構(gòu)件的應(yīng)用。 .

發(fā)明內(nèi)容
1、 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
為了克服現(xiàn)有H62銅合金精密構(gòu)件焊接技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種綜合性能好、 釬縫組織致密(焊合率可達到95%以上)、連接強度高，圓角尺寸小的工藝及方法。
2、 技術(shù)方案 本發(fā)明是通過以下步驟 步驟l.工件焊前除雜處理；
步驟2.中間層制備在銅合金表面采用電鍍方式預(yù)置厚度為4-10pm的Ag鍍層； 步驟3.焊接工藝將待連接工件組按照要求的接頭方式放置到釬焊爐中，采用高純惰性 氣體保護，并在試樣上方施加配重塊，在不超過Ag-Cu共晶的溫度下加熱保溫，關(guān)閉加熱， 試樣隨爐冷卻至20(TC以下取出試樣，在空氣中冷卻至室溫，即完成連接。 .
所述的步驟l.工件焊前除雜處理為將加工成型后的銅合金部件表面經(jīng)過機械加工，并在 丙酮中進行超聲清洗去除油污等雜質(zhì)。
步驟3中所述的配重塊， 一般以提供連接面0.02MPa壓力的重量為準則。
步驟3中所述的在不超過Ag-Cu共晶的溫度為760 78(TC溫區(qū)內(nèi)任意溫度，進行保溫的
時間為45-60min。
步驟3中所述的高純惰性氣體的純度為99.999%。
3、 有益效果
本發(fā)明的實現(xiàn)，有效的解決了銅合金精密構(gòu)件的連接，器件焊接變形《0.02mm，焊縫圓 角R《0. l隱，焊縫綜合性能優(yōu)異。


圖1為H62銅合金器件Ag-Cu-Zn液相擴散連接焊縫組織照片。
具體實施例方式
H62銅合金的連接采用爐中釬焊，在高純惰性氣體保護環(huán)境下進行連接以抑制銅合金母 材中Zn的揮發(fā)，其核心技術(shù)為采用Ag作為中間層，利用擴散形成的Ag-Cu-Zn三元共晶體 作為液相來填充焊縫。本發(fā)明中是將中間層Ag放置在待連接材料連接表面之間；在不超過 Ag-Cu共晶的溫度(780°C)下加熱保溫，中間層及母材元素相互擴散，由于達到Ag-Cu-Zn
4三元共晶濃度而液化，從而形成一層薄的液相中間層；液體填充待連接材料表面之間的空間， 隨著溶質(zhì)原子向母材中繼續(xù)擴散，發(fā)生等溫凝固；等溫凝固結(jié)束后，沒有殘留液相存在的痕 跡，形成了和母材成分基本相似的連接接頭。
本發(fā)明主要優(yōu)點及可以達到的技術(shù)性能指標如下
(1) 由于中間層采用電鍍形式施加，中間層厚度均勻。避免了手工涂抹釬料的不均勻 缺點，焊接成型美觀。
(2) 連接過程中壓力極小，連接溫度低。母材變形極小，焊接精度高，適合于高精度 構(gòu)件的連接。
(3) 該方法適用的接頭形式多樣，可以采用對接、搭接、T型接頭等任意形式。
(4) 可以達到的性能指標 接頭釬透率(焊合率)》95%
接頭抗剪強度^90MPa 圓角尺寸RO.lmm
具體實施例方式
本發(fā)明是通過以下步驟實現(xiàn)的
步驟l.工件焊前除雜處理將加工成型后的銅合金部件表面經(jīng)過機械加工，并在丙酮中 進行超聲清洗去除油污等雜質(zhì)。
步驟2.中間層制備首先在銅合金表面采用電鍍方式預(yù)置厚度為4-10nm的Ag鍍層。 步驟3.焊接工藝將待連接工件組按照要求的接頭方式放置到釬焊爐中，采用高純惰 性氣體保護，并在試樣上方施加配重塊，以實現(xiàn)連接過程中表面的可物理接觸，配重塊重量 需要跟據(jù)釬焊接頭面積來確定， 一般以提供連接面0.02MPa壓力的重量為準則。加熱工件至 760 780'C溫區(qū)內(nèi)(任意溫度)，進行保溫45-60min。關(guān)閉加熱，試樣隨爐冷卻至20CTC以下 取出試樣，在空氣中冷卻至室溫，即完成連接。
本實施方式所述連接環(huán)境的具體要求為99.999%的高純氬氣保護。
下面以采用Ag-Cu-Zn三元共晶作為瞬時液相焊接H62銅合金器件為例，對本發(fā)明做進 一步說明。
實施例1: H62黃銅構(gòu)件瞬時液相擴散連接
將預(yù)焊器件的部件先鍍銀，鍍層厚度在6pm，悍接溫度780°C， 99.999%的高純氬氣保 護，壓力0.02MPa，焊接保溫時間45min，產(chǎn)品焊縫組織照片如圖1所示，器件尺寸及釬縫圓角檢測均滿足要求。
實施例2: H62黃銅構(gòu)件瞬時液相擴散連接
將預(yù)焊器件的部件先鍍銀，鍍層厚度在10pm，焊接溫度76(TC， 99.999%的高純氬氣保 護，壓力0.02MPa，焊接保溫時間60min，器件尺寸及釬縫圓角檢測均滿足要求。
權(quán)利要求
1、一種H62銅合金器件Ag-Cu-Zn液相擴散連接方法，其特征在于包括以下步驟步驟1.工件焊前除雜處理；步驟2.中間層制備在銅合金表面采用電鍍方式預(yù)置厚度為4-10μm的Ag鍍層；步驟3.焊接工藝將待連接工件組按照要求的接頭方式放置到釬焊爐中，采用高純惰性氣體保護，并在試樣上方施加配重塊，在不超過Ag-Cu共晶的溫度下加熱保溫，關(guān)閉加熱，試樣隨爐冷卻至200℃以下取出試樣，在空氣中冷卻至室溫，即完成連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的H62銅合金器件Ag-Cu-Zn液相擴散連接方法，其特征在于 所述的步驟l.工件焊前除雜處理為將加工成型后的銅合金部件表面經(jīng)過機械加工，并在丙酮 中進行超聲清洗去除油污等雜質(zhì)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的H62銅合金器件Ag-Cu-Zn液相擴散連接方法，其特征在于 步驟3中所述的配重塊， 一般以提供連接面0.02MPa壓力的重量為準則。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的H62銅合金器件Ag-Cu-Zn液相擴散連接方法，其特征在于 步驟3中所述的在不超過Ag-Cu共晶的溫度為760 78(TC溫區(qū)內(nèi)任意溫度，進行保溫的時間 為45-60min。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的H62銅合金器件Ag-Cu-Zn液相擴散連接方法，其特征在于 步驟3中所述的高純惰性氣體的純度為99.999%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種H62銅合金器件Ag-Cu-Zn液相擴散連接方法，其特征在于包括以下步驟步驟1.工件焊前除雜處理；步驟2.中間層制備在銅合金表面采用電鍍方式預(yù)置厚度為4-10μm的Ag鍍層；步驟3.焊接工藝將待連接工件組按照要求的接頭方式放置到釬焊爐中，采用高純惰性氣體保護，并在試樣上方施加配重塊，在不超過Ag-Cu共晶的溫度下加熱保溫，關(guān)閉加熱，試樣隨爐冷卻至200℃以下取出試樣，在空氣中冷卻至室溫，即完成連接。本發(fā)明的實現(xiàn)，有效的解決了銅合金精密構(gòu)件的連接，器件焊接變形≤0.02mm，焊縫圓角R≤0.1mm，焊縫綜合性能優(yōu)異。
文檔編號B23K1/20GK101585103SQ20091003357
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者馮吉才, 馮展鷹, 劉洪斌, 劉蘇南, 健 曹 申請人:中國電子科技集團公司第十四研究所