[发明专利]一种铜-钢复合板对接焊接用焊接材料及焊接方法

说明书

本发明公开的一种铜‑钢复合板对接焊接用焊接材料，包括有激光熔覆层和TIG焊接用镍基层的焊接材料；激光熔覆层所用原料为激光熔覆用粉末；TIG焊接用镍基层所用原料为TIG焊接用镍基焊丝，TIG焊接用镍基焊丝包括药芯和焊皮。该材料专门用于解决铜‑钢爆炸复合板对接焊接过程中焊缝成形较差及接头裂纹问题。还公开了一种铜‑钢复合板复合焊接方法，该方法使用该材料进行铜‑钢复合板对接焊接时，复合板开V型坡口，依次进行铜层、激光熔覆层、镍基药芯焊丝及钢层的焊接。所得的铜‑钢复合板对接接头强度高、韧性好。

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种铜-钢复合板对接焊接用焊接材料，还涉及采用该种焊接材料用于铜-钢复合板复合焊接方法。

背景技术

铜及其合金具有优异的导热、导电性能，而钢具有高强度、低成本特点。通过爆炸焊接的方式将铜和钢焊接起来形成铜-钢爆炸复合板，则同时兼有两者的优点，是现代工业发展的首选材料。但是，在进行铜-钢复合板的应用时，不可避免会涉及到其对接连接问题。由于铜和钢的焊接连接属于异种材料的焊接，存在热物理性能差异大的特点，导致其焊接时焊缝成型较差、熔池不稳定。除此之外，由于铜的熔点低于钢的熔点(相差将近500℃)，导致其凝固过程的不一致。当液态铜存在于钢的晶界时，由于焊接残余应力的作用，常导致热裂纹的产生。因此，实现铜-钢复合板的大规模工程应用，首要的途径是提高其对接接头的质量。本发明拟从焊接材料和焊接工艺出发，探索铜-钢复合板对接接头高质量的连接途径，从而推动其大规模应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜-钢复合板对接焊接用焊接材料，专门用于解决铜-钢爆炸复合板对接焊接过程中焊缝成形较差及接头裂纹问题。

本发明的第二个目的是提供一种铜-钢复合板复合焊接方法。

本发明所采用的技术方案是，一种铜-钢复合板对接焊接用焊接材料，包括有激光熔覆层和TIG焊接用镍基层的焊接材料；

激光熔覆层所用原料为激光熔覆用粉末，激光熔覆用粉末按质量百分比包括如下成分：Cr粉15.0～20.0％，Fe粉10～15.0％，Co粉5.0～10.0％，Si粉2.0～5.0％，B粉3.0～5.0％，Ce粉5.0～10.0％，C粉1.0～3.0％，其余为Ni，以上组分质量百分比之和为100％；

TIG焊接用镍基层所用原料为TIG焊接用镍基焊丝，TIG焊接用镍基焊丝包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：Cr粉10～15％，Mo粉3～8％，Nb粉1～3％，Fe粉1～3％，W粉1～5％，C粉0.1～0.5％，Mn粉1～3％，Si粉0.5～1.0％，其余为Ni，以上组分质量百分比之和为100％；焊皮为纯镍带。

本发明的特征还在于，

激光熔覆用粉末的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：按质量百分比分别称取Cr粉15.0～20.0％，Fe粉10～15.0％，Co粉5.0～10.0％，Si粉2.0～5.0％，B粉3.0～5.0％，Ce粉5.0～10.0％，C粉1.0～3.0％，其余为Ni，以上组分质量百分比之和为100％；

步骤2：将步骤1称取的各原料粉末混合后真空熔炼，采用气雾化方法制粉；

步骤3：对雾化后的粉末进行粒度筛分；

步骤4：对步骤3制备的粉末进行真空包装，待用。

在激光熔覆用粉末的制备方法的步骤2中，气雾化方法制粉过程中，以N₂作为雾化气体，雾化压力为6MPa，雾化过程保持熔体的过热度在100～150℃之间；步骤3中，筛分后的粉末的粒度范围为25～53μm，筛分后的粉末的流动性要求为25～40s/100g。

TIG焊接用镍基焊丝的制备方法，具体步骤如下：