專利名稱：鉬銅合金與不銹鋼的真空活性釬焊工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉬銅合金與不銹鋼的真空活性釬焊工藝，屬于異質(zhì)材料連接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鉬銅合金是由鉬和銅通過粉末冶金、熔滲等技術(shù)制備的一種高溫材料，兼具鉬的高強(qiáng)度、高硬度、低熱膨脹系數(shù)等特點及銅的高塑性、高導(dǎo)電導(dǎo)熱性等特點，綜合性能優(yōu)異， 廣泛應(yīng)用于電觸頭材料、散熱材料和電子封裝材料。采用熔焊方法焊接鉬銅合金與不銹鋼時，由于兩者的線脹系數(shù)和導(dǎo)熱能力相差很大，接頭易產(chǎn)生較大的應(yīng)力，導(dǎo)致開裂。釬焊屬于固相焊，焊件大多是整體加熱或釬縫周圍大面積均均勻加熱，因此，工件的變形量及釬焊接頭的剩余應(yīng)力比熔焊小得多，易于保證工件的精密尺寸。中國科學(xué)院電子學(xué)研究所采用鉬錳金屬化及鍍鎳釬焊方法焊接鉬銅合金與Al2O3陶瓷，得到了氣密性良好的封接接頭。但焊前需對鉬銅合金進(jìn)行鍍鎳，對Al2O3陶瓷進(jìn)行金屬化及鍍鎳，焊接工序較多。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)，針對鉬銅合金的熔焊開裂傾向大、鉬錳金屬化釬焊工序較多等技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種鉬銅合金與不銹鋼的真空活性釬焊工藝，本發(fā)明在真空條件下，通過活性釬料與鉬銅合金及不銹鋼之間復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，實現(xiàn)鉬銅合金與不銹鋼的密封連接。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種鉬銅合金與不銹鋼的真空活性釬焊工藝，步驟如下(1)鉬銅合金和不銹鋼焊接區(qū)表面預(yù)處理將鉬銅合金和不銹鋼分別放在丙酮溶液中超聲清洗15 30min，熱風(fēng)烘干，然后用砂紙打磨，對表面進(jìn)行清理，除去表面的雜質(zhì)、 油污和氧化膜，至露出金屬光澤為止；(2)活性釬料清洗將活性釬料置于丙酮溶液中超聲清洗15 30min，然后用去離子水清洗干凈，烘干待用；(3)夾裝將活性釬料置于步驟(1)中預(yù)先處理過的鉬銅合金和不銹鋼待焊表面之間，然后用夾具進(jìn)行裝配，垂直施加0. 2 IMPa的封接壓力；(4)焊接將上述裝配好的鉬銅合金/活性釬料/不銹鋼焊件放入真空釬焊設(shè)備中進(jìn)行焊接；釬焊完成后，待溫度冷卻至室溫，取出焊件。 所述活性釬料為Ag-Cu-Ti活性釬料，其化學(xué)成分為Cu M 沈％，Ti 1 2%，
余量為Ag，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。優(yōu)選的，所述活性釬料的形狀為箔片狀，厚度為50 150μπι。所述焊接的工藝參數(shù)為真空度優(yōu)于5X10_4pa，釬焊溫度900 960°C，保溫時間 15 25min，升溫速度8 10°C /min，冷卻時先以5 10°C /min的速度降溫至300°C，再隨爐冷卻至室溫。優(yōu)選的，所述鉬銅合金為Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%、Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的鉬銅合金；所述不銹鋼為奧氏體不銹鋼或鐵素體不銹鋼，即lCrl8Ni9Ti不銹鋼或0Crl3不銹鋼。優(yōu)選的，所述鉬銅合金的尺寸為30mmX 10mm，厚度為3. Omm ；所述不銹鋼的尺寸為 30mmX 10mm,厚度為 3. 0mm。本發(fā)明采用Ag-Cu-Ti活性釬料，該釬料對鉬銅合金及不銹鋼均有良好的潤濕性。 釬料中液態(tài)銀和銅的流動性好，可均勻地潤濕并填充到鉬銅合金與不銹鋼界面上；同時，釬料中的液態(tài)銅可熔滲到鉬銅合金的空隙中，提高鉬銅合金的致密度。此外，釬料中的活性元素Ti能夠促進(jìn)釬料與鉬銅合金及不銹鋼的擴(kuò)散結(jié)合，提高接頭強(qiáng)度。本發(fā)明的工藝簡單，操作方便，釬焊溫度低，避免了接頭脆硬相的產(chǎn)生，真空的釬焊環(huán)境也消除了其他雜質(zhì)的有害作用，可獲得無氣孔、裂紋等缺陷的釬焊接頭，接頭剪切強(qiáng)度達(dá)170 220MPa，能夠滿足鉬銅合金與不銹鋼復(fù)合構(gòu)件在生產(chǎn)中的使用要求。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實施例1鉬銅合金與不銹鋼的真空活性釬焊鉬銅合金與奧氏體不銹鋼對接接頭的真空活性釬焊，鉬銅合金組成為 Mo60 % -Cu40 % (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，尺寸為30mmX 10mm,厚度為3. Omm ；奧氏體不銹鋼為 lCrl8Ni9Ti不銹鋼，尺寸為30mmX 10mm，厚度為3. 0mm。釬焊工藝步驟為(1)鉬銅合金和不銹鋼焊接區(qū)表面預(yù)處理將鉬銅合金和不銹鋼分別放在丙酮溶液中超聲清洗20min，熱風(fēng)烘干；然后用砂紙打磨對表面進(jìn)行清理，除去表面的雜質(zhì)、油污和氧化膜，至露出金屬光澤為止；(2)活性釬料清洗將Ag 72. 5% -Cu 26% -Ti 1. 5%活性釬料(其化學(xué)成分為質(zhì)量分?jǐn)?shù))置于丙酮溶液中超聲清洗25min后用去離子水清洗干凈，烘干待用；(3)夾裝將厚度為100 μ m的Ag-Cu-Ti活性釬料置于預(yù)先處理過的鉬銅合金和奧氏體不銹鋼待焊表面之間，然后用夾具進(jìn)行裝配，垂直施加0. 3MPa的封接壓力；(4)焊接將裝配好的鉬銅合金/Ag-Cu-Ti釬料/不銹鋼焊件放入真空釬焊設(shè)備中進(jìn)行焊接，釬焊工藝參數(shù)為釬焊溫度為930°C，保溫時間為20min，加熱速度為10°C / min，真空度為10_5Pa。升溫時設(shè)置2個保溫平臺300°C保溫IOmin ；880°C保溫IOmin ；冷卻時先以8°C /min的速度降溫至300°C，再隨爐冷卻至室溫后取出焊件。獲得的鉬銅合金與ICrlSNiOTi不銹鋼對接釬焊接頭焊縫成形良好，焊件無變形， 經(jīng)過金相顯微鏡未發(fā)現(xiàn)微觀裂紋、氣孔、夾雜等缺陷，釬焊區(qū)界面結(jié)合致密，接頭剪切強(qiáng)度達(dá) 200MPa。實施例2鉬銅合金與不銹鋼的真空活性釬焊鉬銅合金板與鐵素體不銹鋼板搭接接頭的真空活性釬焊，鉬銅合金組成為 Mo60% -Cu40% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，尺寸為30mmX 10mm,厚度為3. Omm ；鐵素體不銹鋼為0Crl3不銹鋼，尺寸為30mmX 10mm，厚度為3. 0mm。釬焊工藝步驟為(1)鉬銅合金和0Crl3不銹鋼焊接區(qū)表面預(yù)處理將鉬銅合金和0Crl3不銹鋼分別放在丙酮溶液中超聲清洗30min，熱風(fēng)烘干；然后用砂紙打磨對表面進(jìn)行清理，除去表面的雜質(zhì)、油污和氧化膜，至露出金屬光澤為止；(2)活性釬料清洗將Ag 73% -Cu 25% -Ti 2%活性釬料(其化學(xué)成分為質(zhì)量分?jǐn)?shù))置于丙酮溶液中超聲清洗25min后用去離子水清洗干凈，烘干待用；(3)夾裝將厚度為120 μ m的Ag-Cu-Ti活性釬料置于預(yù)先處理過的鉬銅合金和 0Crl3不銹鋼待焊表面之間，然后用夾具進(jìn)行裝配，垂直施加0. SMPa的封接壓力；(4)焊接將裝配好的鉬銅合金/Ag-Cu-Ti釬料/不銹鋼焊件放入真空釬焊設(shè)備中進(jìn)行焊接，釬焊工藝參數(shù)為釬焊溫度為950°C，保溫時間為20min，加熱速度為10°C / min，真空度為10-5Pa。升溫時設(shè)置3個保溫平臺300°C保溫IOmin ；850°C保溫5min，900°C 保溫5min ；冷卻時先以10°C /min的速度降溫至300°C，再隨爐冷卻至室溫后取出焊件。獲得的鉬銅合金與0Cr3鐵素體不銹鋼搭接釬焊接頭焊縫成形良好，焊件無變形， 釬焊接頭區(qū)界面結(jié)合致密，接頭剪切強(qiáng)度達(dá)185MPa。
權(quán)利要求
1.鉬銅合金與不銹鋼的真空活性釬焊工藝，其特征在于步驟如下(1)鉬銅合金和不銹鋼焊接區(qū)表面預(yù)處理將鉬銅合金和不銹鋼分別放在丙酮溶液中超聲清洗15 30min，熱風(fēng)烘干，然后用砂紙打磨，對表面進(jìn)行清理，除去表面的雜質(zhì)、油污和氧化膜，至露出金屬光澤為止；(2)活性釬料清洗將活性釬料置于丙酮溶液中超聲清洗15 30min，然后用去離子水清洗干凈，烘干待用；(3)夾裝將活性釬料置于步驟(1)中預(yù)先處理過的鉬銅合金和不銹鋼待焊表面之間， 然后用夾具進(jìn)行裝配，垂直施加0. 2 IMPa的封接壓力；(4)焊接將上述裝配好的鉬銅合金/活性釬料/不銹鋼焊件放入真空釬焊設(shè)備中進(jìn)行焊接；釬焊完成后，待溫度冷卻至室溫，取出焊件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬銅合金與不銹鋼的真空活性釬焊工藝，其特征在于所述活性釬料為Ag-Cu-Ti活性釬料，其化學(xué)成分為Cu 24 沈％，Ti 1 2%，余量為Ag，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬銅合金與不銹鋼的真空活性釬焊工藝，其特征在于所述活性釬料的形狀為箔片狀，厚度為50 150 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬銅合金與不銹鋼的真空活性釬焊工藝，其特征在于所述焊接的工藝參數(shù)為真空度優(yōu)于5X10_4pa，釬焊溫度900 960°C，保溫時間15 25min， 升溫速度8 10°C /min，冷卻時先以5 10°C /min的速度降溫至300°C，再隨爐冷卻至室
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬銅合金與不銹鋼的真空活性釬焊工藝，其特征在于所述鉬銅合金為Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%、Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的鉬銅合金；所述不銹鋼為奧氏體不銹鋼或鐵素體不銹鋼，即lCrl8Ni9Ti不銹鋼或OCr 13不銹鋼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬銅合金與不銹鋼的真空活性釬焊工藝，其特征在于所述鉬銅合金的尺寸為30mmX 10mm，厚度為3. Omm ；所述不銹鋼的尺寸為30mmX 10mm，厚度為 30mmo
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉬銅合金與不銹鋼的真空活性釬焊工藝，步驟如下(1)鉬銅合金和不銹鋼焊接區(qū)表面預(yù)處理；(2)活性釬料清洗；(3)夾裝將活性釬料置于預(yù)先處理過的鉬銅合金和不銹鋼待焊表面之間，然后用夾具進(jìn)行裝配，垂直施加0.2～1MPa的封接壓力；(4)焊接將上述裝配好的鉬銅合金/活性釬料/不銹鋼焊件放入真空釬焊設(shè)備中進(jìn)行焊接；釬焊完成后，待溫度冷卻至室溫，取出焊件。本發(fā)明的工藝簡單，操作方便，釬焊溫度低，避免了接頭脆硬相的產(chǎn)生，真空的釬焊環(huán)境也消除了其他雜質(zhì)的有害作用，可獲得無氣孔、裂紋等缺陷的釬焊接頭，接頭剪切強(qiáng)度達(dá)170～220MPa，能夠滿足鉬銅合金與不銹鋼復(fù)合構(gòu)件在生產(chǎn)中的使用要求。
文檔編號B23K1/19GK102489813SQ201110429990
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者李亞江, 王娟, 鄭德雙 申請人:山東大學(xué)