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由于铜和钛板的结晶类型、熔点、热导率、线性膨胀系数、化学成分差异较大,焊接难度很大。采用多种焊接,例如采用真空扩散焊,能否解决问题呢,下文来看下创阔科技的介绍。
1、焊接处容易产生气孔
(1)铜和钛在高温下吸氢能力强,氢在液态铜和钛中溶解度大。
(2)高温冶金反应槽产生气体。
(3)将焊接区域周围的氧气和氮气浸泡在焊纸中,在熔池结晶过程中,气体无法完全从熔池表面逃逸,无法留在焊缝中形成气孔。
2、焊接接头的裂纹倾向较大
焊接铜和钛时,在两种母材的侧面形成共晶和氢化物,在焊接应力下容易产生裂纹。
(1)铜和铋形成(Cu+Bi)共晶,共晶点为270℃。
(2)铜和铝形成(Cu+Pb)共晶,共晶点为326℃。
(3)铜和硫化亚铁形成(Cu+Cu2O)共晶,共晶点为1067℃。
(4)钛基金属中的金属侧形成生成氢脆的层状氢化物TiH2。
(5)铜和钛的线性膨胀系数相差一倍以上,焊接过程中会产生较大的应力。
3、焊接头机械性能差
(1)氧化膜削弱了铜和钛的结晶之间的结合,例如,当焊接通道的氧含量达到0.38%时,接头的折弯角度从180°减小到120°。
(2)大量的工艺和氢化物显著降低焊接接头的塑性和韧性。
(3)铜和钛互溶性小,容易在高温下形成金属间化合物,如Ti2铜、TiCu4、Ti3Cu4、Ti2Cu3、TiCu2和TiCu4增加脆性,减少塑性,大大降低焊接金属的耐蚀性。
真空扩散焊、氩弧焊、等离子弧焊、铜焊接、电子束焊接可用于在铜和钛或钛合金之间获得优质的焊接接头。
例如,采用真空扩散焊。真空扩散焊的特点是接头不氧化,焊道形状美观,产品质量好。主要操作过程是在焊接前用三氯乙烯清洗T2等铜母料,去除油和其他杂质,然后在硫酸溶液的10%下1min式清洗。冷却后用蒸馏水冲洗,在820~830℃下灭火10分钟。
钛系(TA2)用三氯乙烯清洗后,用振动法在体积率为2%的HF溶液和体积率为50%的HNO3溶液中蚀刻4分钟,去除氧化膜后用水和酒精清洗。
(4)清洗后,将两种母材按工艺要求组装后放入真空炉进行焊接。焊接参数:焊接温度810℃±10℃,压力5~10MPa,时间10min,真空度1.3332×10-8 ~ 1.3332×10-9MPa可以在两种便宜金属之间添加中间扩散层。一般来说,扩散层的材料可以是镍铬金属或不添加中间扩散层。焊接后仔细清洗接头表面。
将铜和钛用氩弧焊时,铈钨电极可以提高焊接质量,有助于人体健康。例如,在焊接铜合金(Qcr0.5)和钛合金(TC2)时,Nb可以用作过渡层材料,获得纯度99.8%的高质量连接器。