[发明专利]用于含钛材料的钎焊料、制备方法及钎焊方法

说明书

本发明提出了一种用于含钛材料的钎焊料、制备方法及钎焊方法。其中，用于含钛材料的钎焊料包括：Ti元素、Zr元素、Cu元素、Ni元素和Ag元素。其中，各元素含量的重量百分比为：73.0％≤Ti≤50.0％；10.0％≤Zr≤15.0％；15.0％≤Cu+Ni≤30.0％；2.0％≤Ag≤5.0％。本发明实施例对Ti‑Zr‑Cu‑Ni‑M体系四元及四元以上钎焊料改进，通过添加适量Ag元素，实现降低熔点到800℃～850℃范围，提高钎焊料扩散能力和韧性、减少钎焊界面化合物，适用于钎焊纯钛和/或钛合金材料，获得优质接头，且可以制备成非晶箔带钎焊料，有助于提高构件钎焊的生产效率。

技术领域

本发明涉及钎焊的技术领域，提出一种用于含钛材料的钎焊料、制备方法及钎焊方法。

背景技术

钎焊料合金是钎焊过程的重要材料，其在钎焊温度下熔化、凝固而连接待焊接材料。钎焊料合金的钎焊温度必须低于其相变点，避免钎焊过程影响待焊接材料(也才称作基体)的组织和力学性能。因此，钎焊料的熔点必须低于钎焊温度(也称为钎焊料的使用温度)，而钎焊温度应低于待焊接材料的相变点。其次，钎焊料合金还需要具有良好扩散能力，这有利于避免钎焊界面形成脆性金属间化合物，提高焊接接头的力学性能。

再次，有时为了便于钎焊料装配，将钎焊料制备成箔带形式，此时要求钎焊料合金需要具备一定的强韧性，以方便按待焊接部位的形状要求进行钎焊料的裁剪和定位。而对于箔带钎焊料，公认其最好为非晶态组织状态，理由是非晶态条件下材料的固液相温度线十分接近，材料可以瞬间发生整体熔化，而不是局部低熔点的部位先熔化。这样有利于钎焊大型构件时钎焊料在升温到制定温度时发生快速熔化，有助于大面积钎焊是获得均匀的界面组织和性能，特别是对于薄壁构件。

钛材料的范围较广，根据组织类别可划分为ɑ型、β型和ɑ+β型钛合金。如根据钛材料β相变点是否高于900℃，钛材料又可以分为低相变点钛合金如TA1和TA2(工业纯钛，Fe、C、N、H、O杂质含量总和不大于0.4％，重量百分比)，SP700(Ti-4.5Al-3.0V-2.0Mo-2.0Fe，重量百分比)，相变点依次是882℃-885℃，882℃-885℃，885℃-890℃)和常见钛合金如TC4(一般认为是960℃～980℃)。钎焊钛材料常用的钎焊料是Ti-Zr-Cu-Ni体系钎焊料和Ti-Cu-Ni体系钎焊料，不排除在以上两类钎料中添加各种微合金化元素，如Co、Fe、V、Be以及Ce等合金元素。

现有五元及以上Ti-Zr-Cu-Ni体系钎焊料成分、熔点或使用温度如下面表1所示：

表1五元及以上Ti-Zr-Cu-Ni体系钎焊料的成分、熔点或使用温度表

申请人经研究发现：如表1所示，现有钎焊料存在的问题如下：

1)熔点问题。对于纯钛(如TA1，TA2)来说，现有钎焊料能够实现其良好扩散到基体中所对应的温度较高，如Ti-15Cu-15Ni wt.％钎焊料合金，它的熔点为940℃～950℃，使用温度一般在980℃以上，原则上，钎焊温度不应高于钛合金的α+β→β的相转变温度，因此该类钎焊料不适合钎焊相变点较高的钛合金，如TC4。

2)扩散能力问题。部分Ti-Zr-Cu-Ni体系钎焊料具有较低的使用温度，即低于纯钛的相变点(如TA1、TA2钛合金相变点为882℃-885℃)，如Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni wt.％钎焊料，熔点为830℃～840℃，其使用温度可以低至880℃，但它的扩散能力却非常差，大量文献报道该钎焊料对应的钎焊界面形成了Ti-Ni系列或Ti-Cu系列化合物，由此导致接头随性断裂、强度水平完全不能满足钎焊构件使用要求。