[发明专利]一种结构钢与铜合金对接接头的扩散焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料焊接技术领域，具体涉及一种结构钢与铜合金对接接头的扩散焊方法。

背景技术

扩散焊通常采用专用设备，如带液压系统的真空炉、热等静压扩散焊炉等，设备构造复杂，价格昂贵；影响扩散焊质量的主要工艺参数是压力、温度及保温时间，压力一般是通过机械加压或气体加压来实现的。鲜见结构钢与铜合金扩散焊的公开报道。

Diffusion bonding of 410 stainless steel to copper using a nickel interlayer，Sabetghadam，Materials Characterization 61 ( 2010 ) 626 – 634 410，公开了一种410不锈钢与铜合金，在专用的真空扩散炉中，压力为12 MPa、温度在（800～950）℃范围内保持60 min后的试验结果，发现扩散层厚度在7.9μm～13.4μm之间，当扩散温度为900℃时，其扩散接头的拉伸强度最高，达到140 MPa。

Impulse pressuring diffusion bonding of a copper alloy to a stainless steel with/without a pure nickel interlayer，Xinjian Yuan，Materials and Design 52 (2013) 359–366.，公开了一种不锈钢与铜合金扩散焊试验，在压力为（5～20）MPa、温度850℃、保温时间（5～20）min条件下，采用预镀12.5 μm镍层时，接头拉伸强度可达到217.2 MPa，不采用镍层时，则仅有174.2 MPa。

从上述文献中可以得出，现有的钢与铜合金的扩散焊都是采用真空炉保温，且需要过渡层来提高接头的拉伸强度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种操作便捷、工序简洁、焊接接头拉伸强度大的结构钢与铜合金对接接头的扩散焊方法。

本发明一种结构钢与铜合金对接接头的扩散焊方法，包括如下步骤：

a、对接表面预处理：将结构钢与铜合金工件对接表面进行粗糙度加工，加工后用有机溶剂清洗；

b、扩散焊前处理：将上述预处理后的结构钢与铜合金工件固定，加压，控制工件间压力为7～13MPa；

c、扩散焊处理：对b步骤处理后的工件进行加热，加热温度为860～900℃，加热时间为30～60min，取出，冷却，即得。

进一步的，上述一种结构钢与铜合金对接接头的扩散焊方法，其中a步骤中将结构钢与铜合金工件对接表面粗糙度加工至＜0.003 mm。

上述一种结构钢与铜合金对接接头的扩散焊方法，其中a步骤中所述有机溶剂为丙酮、无水乙醇中的一种。

进一步的，上述一种结构钢与铜合金对接接头的扩散焊方法，所述有机溶剂优选为丙酮。

上述一种结构钢与铜合金对接接头的扩散焊方法，其中b步骤中采用液压机进行加压。

进一步的，上述一种结构钢与铜合金对接接头的扩散焊方法，采用液压机进行加压，具体为：具体为：将结构钢与铜合金对接，上下固定在压紧夹具中，通过液压机加压至P，拧紧压紧螺栓，使液压机压力显示下降至P′，此时工件之间的压力为P -P′；其中，P≥13MPa，7MPa≤P-P′≤13MPa。

上述一种结构钢与铜合金对接接头的扩散焊方法，其中c步骤中采用空气炉进行加热。

进一步的，上述一种结构钢与合金对接接头的扩散焊方法，其中c步骤中加热温度为880℃，加热时间为45min。

进一步的，上述一种结构钢与铜合金对接接头的扩散焊方法，其中c步骤中采用油淬方式进行冷却。

本发明的有益效果是：本发明通过液压机提供初始压力，无需真空炉，对扩散焊炉的选择无限制；本发明无需预渡过渡层，减少生产工序，降低生产成本；本发明中扩散焊得到的接头拉伸强度≥200MPa，扩散层厚度≥20μm；本发明选用油淬冷却，操作简单，易于实现机械化，淬火应力小。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

实施例1

某型航空发动机滑靴组件，材料为ZCuSn₁₀Pb₂Ni₃铜锡合金和30Cr₃MoA结构钢，圆面对接，直径φ18 mm。