專利名稱：銅合金與不銹鋼的擴(kuò)散焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擴(kuò)散焊方法，特別涉及銅合金與不銹鋼的擴(kuò)散焊方法。
背景技術(shù)：
銅合金與不銹鋼焊接在具有耐磨、導(dǎo)熱和導(dǎo)電等要求的構(gòu)件制造中具有廣泛應(yīng) 用。 文 獻(xiàn)1 "Influence of brazing conditions on the strength of brazed joints of aluminadispersion—strengthened copper to 316 stainless steel， Nishi H，Kikuchi K. Journal of NuclearMaterials， 258-263 (1998) :281-288."公開了一種八1203 彌散強(qiáng)化銅合金與316不銹鋼釬焊的方法，該方法所焊接頭的抗拉強(qiáng)度與被焊銅合金強(qiáng)度 相當(dāng)，但所采用的中間層連接材料為含有大量貴金屬的Au80Cu20合金，且此中間層合金不 是通用合金，需要專門制備，因此生產(chǎn)成本較高。 文獻(xiàn)2"瞬時液相擴(kuò)散焊接CuAlBe合金和1Crl8Ni9Ti不銹鋼，于治水，吳銘方，王 鳳江，王宇。焊接學(xué)報，2000年，21巻，3期32-36"公開了一種CuAlBe合金和1Crl8Ni9Ti 不銹鋼的一種瞬時液相擴(kuò)散焊方法，但所采用的中間層連接材料Cu30Mn為一種需要專門 制備的合金材料，生產(chǎn)成本較高，且接頭室溫強(qiáng)度約為母材的80 88%。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)瞬時液相擴(kuò)散焊方法焊接銅合金與不銹鋼時接頭強(qiáng)度低的不 足，本發(fā)明提供一種銅合金與不銹鋼擴(kuò)散焊方法，采用錫青銅為焊接中間層進(jìn)行擴(kuò)散焊。接 頭抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到銅合金母材強(qiáng)度的93%以上。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種銅合金與不銹鋼的擴(kuò)散焊方法， 其特點(diǎn)是包括下述步驟 (a)選擇厚度為0. lmm的錫青銅箔材作為中間層連接材料； (b)采用200(fSiC砂紙對銅合金、不銹鋼待焊表面以及錫青銅箔材表面進(jìn)行打磨， 用丙酮超聲波清洗； (c)將經(jīng)過處理的錫青銅箔材置于待焊銅合金與不銹鋼之間，而后整體置于真
空擴(kuò)散焊爐內(nèi)的上、下壓頭之間，在上、下壓頭與被焊工件之間放置阻焊層，施加預(yù)壓力 0. 5 lMPa ; (d)對真空擴(kuò)散焊爐抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到3.0X10—3 4.0X10—3Pa時，開始加 熱； (e)將溫度由室溫升至880 920。C，加壓4 8MPa，保溫30 60min，保溫結(jié)束 后隨爐冷卻，且保持壓力不變。 本發(fā)明的有益效果是采用錫青銅箔材為焊接中間層進(jìn)行擴(kuò)散焊，利用錫青銅中 Sn元素向焊接界面的偏聚，形成Cu-Sn液相以及此液相對不銹鋼晶界的熔蝕作用，形成 曲折的焊接界面，提高有效焊接面積，使得接頭抗拉強(qiáng)度由現(xiàn)有技術(shù)的銅合金母材強(qiáng)度的80 88%提高到93%以上；由于采用商業(yè)用錫青銅箔材作為中間層連接材料，避免了現(xiàn)有
技術(shù)中需要對中間層材料進(jìn)行專門制備，甚至含有大量貴金屬Au的要求，使焊接的整體成
本降低30%以上，同時使生產(chǎn)效率提高了 l倍。 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。


附圖是本發(fā)明銅合金與不銹鋼的焊接方法所用裝卡結(jié)構(gòu)。 圖中，1-上壓頭，2-銅合金，3-不銹鋼，4-下壓頭，5-阻焊層材料，6-錫青銅箔材。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例參照附圖。 實(shí)施例1 :T2銅合金與1Crl8Ni9Ti不銹鋼的擴(kuò)散焊。 取厚度為0. lmm的錫青銅QSn6. 5_0. 1箔材6作為中間層連接材料。用2000#SiC 砂紙對此QSn6. 5-0. 1箔材6表面以及T2銅合金2與1Crl8Ni9Ti不銹鋼3待焊表面進(jìn)行 打磨。而后將QSn6. 5-0. 1箔材6、T2銅合金2與1Crl8Ni9Ti不銹鋼3浸入丙酮溶液中，超 聲波清洗5min，冷風(fēng)吹干。將上述各材料進(jìn)行裝卡將QSn6. 5_0. 1箔材6置于T2銅合金2 與1Crl8Ni9Ti不銹鋼3之間。將被焊工件裝入真空爐內(nèi)，并放置于真空擴(kuò)散焊爐內(nèi)上壓頭 1與下壓頭4之間，在上壓頭1與T2銅合金2、下壓頭4與1Crl8Ni9Ti不銹鋼3之間放置 阻焊層5。對被焊工件施加0. 5MPa預(yù)壓力，關(guān)閉爐門，抽真空。當(dāng)真空度達(dá)到3. 0X 10—3Pa 時，開始加熱，加熱速率為10°C /min，當(dāng)溫度升至92(TC時施加8MPa的軸向壓力，并保溫 30min，隨爐冷卻，冷卻過程中施加的軸向壓力保持不變。 經(jīng)測試，接頭的抗拉強(qiáng)度為234MPa，達(dá)到了被焊T2銅合金抗拉強(qiáng)度(246MPa)的 95%。 實(shí)施例2 :H96銅合金與00Crl9Nil0不銹鋼的擴(kuò)散焊。 取厚度為0. lmm的錫青銅QSn7_0. 2箔材6作為中間層連接材料。用2000#SiC砂 紙對此QSn7-0. 2箔材6表面以及H96_Cu銅合金2與00Crl9Nil0不銹鋼3待焊表面進(jìn)行 打磨。而后將QSn7-0. 2箔材6、 H96銅合金2與00Crl9Nil0不銹鋼3浸入丙酮溶液中，超 聲波清洗5min，冷風(fēng)吹干。將上述各材料進(jìn)行裝卡將QSn7-0. 2箔材6置于H96銅合金2 與00Crl9Nil0不銹鋼3之間。將被焊工件裝入真空爐內(nèi)，并放置于真空擴(kuò)散焊爐內(nèi)上壓頭 1與下壓頭4之間，在上壓頭1與H96銅合金2、下壓頭4與00Crl9Nil0不銹鋼3之間放置 阻焊層5。對被焊工件施加0.5MPa預(yù)壓力，關(guān)閉爐門，抽真空。當(dāng)真空度達(dá)到3.0X10—3Pa 時，開始加熱，加熱速率為10°C /min，當(dāng)溫度升至92(TC時施加6MPa的軸向壓力，并保溫 45min，隨爐冷卻，冷卻過程中施加的軸向壓力保持不變。 經(jīng)測試，接頭的抗拉強(qiáng)度為248MPa，達(dá)到了被焊H96銅合金抗拉強(qiáng)度(267MPa)的 93%。 實(shí)施例3 :QSn4-0. 3銅合金與0Crl7Nil2Mo2不銹鋼的擴(kuò)散焊。
取厚度為0. lmm的錫青銅QSn8-0. 3箔材6作為中間層連接材料。用2000#SiC砂 紙對此QSn8-0. 3箔材6表面以及QSn4_0. 3銅合金2與0Crl7Nil2Mo2不銹鋼3待焊表面 進(jìn)行打磨。而后將QSn8-0. 3箔材6、 QSn4_0. 3銅合金2與0Crl7Nil2Mo2不銹鋼3浸入丙酮溶液中，超聲波清洗5min，冷風(fēng)吹干。將上述各材料進(jìn)行裝卡將QSn8-0. 3箔材6置于 QSn4-0. 3銅合金2與0Crl7Nil2Mo2不銹鋼3之間。將被焊工件裝入真空爐內(nèi)，并放置于 真空擴(kuò)散焊爐內(nèi)上壓頭1與下壓頭4之間，在上壓頭1與QSn4-0. 3銅合金2、下壓頭4與 0Crl7Nil2Mo2不銹鋼3之間放置阻焊層5。對被焊工件施加0. 5MPa預(yù)壓力，關(guān)閉爐門，抽 真空。當(dāng)真空度達(dá)到4.0X10—卞a時，開始加熱，加熱速率為l(TC/min，當(dāng)溫度升至900°C 時施加4MPa的軸向壓力，并保溫60min，隨爐冷卻，冷卻過程中施加的軸向壓力保持不變。
經(jīng)測試，接頭的抗拉強(qiáng)度為322MPa，達(dá)到了被焊QSn4_0. 3銅合金抗拉強(qiáng)度 (341MPa)的94%。 實(shí)施例4 :TU1銅合金與0Crl3不銹鋼的擴(kuò)散焊。 取厚度為0. lmm的錫青銅QSnlO-l箔材作為中間層連接材料6。用2000#SiC砂 紙此QSnlO-l箔材6表面以及TU1銅合金2與0Crl3不銹鋼3待焊表面進(jìn)行打磨。而后將 QSnlO-l箔材6、TU1銅合金2與0Crl3不銹鋼3浸入丙酮溶液中，超聲波清洗5min，冷風(fēng)吹 干。將上述各材料進(jìn)行裝卡將QSnlO-l箔材6置于TU1銅合金2與0Crl3不銹鋼3之間。 將被焊工件裝入真空爐內(nèi)，并放置于真空擴(kuò)散焊爐內(nèi)上壓頭1與下壓頭4之間，在上壓頭1 與TU1銅合金2、下壓頭4與0Crl3不銹鋼3之間放置阻焊層5。對被焊工件施加0. 5MPa預(yù) 壓力，關(guān)閉爐門，抽真空。當(dāng)真空度達(dá)到4.0X10—3pa時，開始加熱，加熱速率為1(TC/min， 當(dāng)溫度升至880°C時施加4MPa的軸向壓力，并保溫30min，隨爐冷卻，冷卻過程中施加的軸 向壓力保持不變。 經(jīng)測試，接頭的抗拉強(qiáng)度為216MPa，達(dá)到了被焊TU1銅合金抗拉強(qiáng)度(232MPa)的 93%。
權(quán)利要求
一種銅合金與不銹鋼的擴(kuò)散焊方法，其特征在于包括下述步驟(a)選擇厚度為0.1mm的錫青銅箔材作為中間層連接材料；(b)采用2000#SiC砂紙對銅合金、不銹鋼待焊表面以及錫青銅箔材表面進(jìn)行打磨，用丙酮超聲波清洗；(c)將經(jīng)過處理的錫青銅箔材置于待焊銅合金與不銹鋼之間，而后整體置于真空擴(kuò)散焊爐內(nèi)的上、下壓頭之間，在上、下壓頭與被焊工件之間放置阻焊層，施加預(yù)壓力0.5～1MPa；(d)對真空擴(kuò)散焊爐抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到3.0×10-3～4.0×10-3Pa時，開始加熱；(e)將溫度由室溫升至880～920℃，加壓4～8MPa，保溫30～60min，保溫結(jié)束后隨爐冷卻，且保持壓力不變。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銅合金與不銹鋼的擴(kuò)散焊方法，用于提高銅合金與不銹鋼焊接接頭的強(qiáng)度。其方法是將經(jīng)過處理的錫青銅箔材置于待焊銅合金與不銹鋼之間，而后整體置于真空擴(kuò)散焊爐內(nèi)，將溫度由室溫升至880～920℃，加壓4～8MPa，保溫30～60min，保溫結(jié)束后隨爐冷卻。由于采用錫青銅為焊接中間層進(jìn)行擴(kuò)散焊，利用錫青銅中Sn元素向焊接界面的偏聚，形成Cu-Sn液相以及此液相對不銹鋼晶界的熔蝕作用，形成曲折的焊接界面，提高有效焊接面積，使得接頭抗拉強(qiáng)度由現(xiàn)有技術(shù)的銅合金母材強(qiáng)度的80～88％提高到93％以上。
文檔編號B23K20/14GK101745736SQ20091025446
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者張賦升, 李京龍, 李雪飛, 李鵬, 熊江濤 申請人:西北工業(yè)大學(xué)