[发明专利]一种异种金属的扩散焊接方法

说明书

本发明涉及异种金属之间连接的技术领域，尤指一种异种金属的扩散焊接方法，主要是针对钨、铜异种材料的连接，主要的工艺方法为S1、选择材料，S2、材料预处理，S3、材料装模，S4、组合焊接，S5、焊接后处理，本发明突出的特点体现在不采用钎料或其他中间层，不采用热等静压等二次加热的情况下实现异种金属的扩散连接，形成钨与铜的有效连接；与熔敷+热压方案相比，这种连接方法工艺操作简单、成本低、连接效果好，为偏滤器使用的钨铜复合材料连接开辟新方法。

技术领域

本发明涉及异种金属之间连接的技术领域，尤指一种异种金属的扩散焊接方法。

背景技术

钨由于高熔点、优良的导热性能、低溅射产额和高自溅射阀值、以及低蒸气压和低的氚滞留性能等优点被广泛的认为是最有希望的核聚变装置面对等离子体材料。钨与热沉材料铜合金或结构材料连接制成面对等离子体部件，可以应用于聚变装置的第一壁和偏滤器位置。钨与铜熔点差异很大，不能直接通过冶金方法形成结合，因而不能通过传统的焊接方法进行连接。中国专利号为ZL200910021316.8，专利名称为一种钨铜连接方法的专利中提出一种钨铜的连接方法，首先在钨的表面加工出波形沟槽再熔敷一层铜层，然后在铜熔覆层上再焊接铜合金，最终得到钨与铜合金的间接连接，该专利局限性在于工艺繁琐，且要熔敷铜加热温度过高，能耗较大。中国专利号为ZL201410830058.9，专利名为一种钨铜模块的制备方法的专利中提出一种熔敷和热压相结合的方法将铜连接至钨的表面，该专利的局限在于热等静压的设备成本高昂，且受炉子尺寸及每次加热、冷却时间影响，产能效率不高。加之熔敷需要足够过量的铜原料才能满足后续去除材料的加工要求，导致面向聚变装置使用的钨铜复合片迟迟无法批量生产，成本居高不下。

发明内容

针对现有技术中异种金属之间连接技术不足，尤指钨铜之间的连接存在工艺复杂、设备成本高昂的问题，本发明旨在提供一种异种金属之间连接，尤指一种将铜焊接至钨表面，适合托卡马克聚变装置安装要求的钨铜复合材料焊接工艺的异种金属的扩散焊接方法。

本发明所采用的技术方案是：一种异种金属的扩散焊接方法，所述的异种金属为钨和铜。

一种异种金属的扩散焊接方法，所述的扩散焊接方法主要包括以下步骤：

S1、选择材料：选择合适微观组织及力学性能的钨、铜作为连接原材料；

S2、材料预处理：对钨和无氧铜表面进行预处理；

S3、材料装模：将钨、无氧铜装入工装定位模具中；

S4、组合焊接：将工装定位模具连同钨、铜组合件一起放入焊接设备进行焊接；

S5、焊接后处理：焊接完成后，将焊接后的钨铜件进行机械加工和表面精磨处理，达到后续安装使用要求。

所述的钨和无氧铜为片状或块状或条状或异形状。

所述钨原料为纯钨或钨合金，晶粒度优于5级，拉伸强度≥400MPa(1000℃)，基体内无超过当量的裂纹缺陷；所述铜原料为无氧纯铜或铜合金，氧含量≤0.003％，杂质总含量≤0.05％。

所述的步骤S2的材料预处理的包括：材料表面完好，无缺角、崩边、刮花等现象；钨和无氧铜焊接表面需精磨至表面Ra＝0.8～1.6，定位表面保证相互平行，平行度≈0.02；之后分别用酒精、丙酮超声清洗，及时吹干备用。

所述的工装定位模具采用石墨模具。

步骤S3、S4中将钨、无氧铜装入工装定位模具中时将铜放置于钨上面。

所述的工装定位模具内部可设置冷却系统。

所述的工装定位模具内部可设置有多个组装工位，可同时焊接加热多件组合件。