CN101352787B - 一种钛基钎料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种钛基钎料及其制备方法，涉及一种真空钎焊及非真空钎焊的钎料箔及其制备方法，其特征在于其钛基钎料为各层之间为冶金结合的钎料箔。本发明的制备方法，采用爆炸复合及轧制工艺制取多层钛基复合钎料箔，钎料各层之间形成了紧密的冶金结合，在钎焊温度下，有利于钎料与焊件母材之间以及钎料各层之间的扩散并发生共晶反应，可以实现快速钎焊。复合层状钎料具有较好的塑性，便于制造成各种形状，适用于钛及钛合金、锆及锆合金、钽及钽合金、铌及铌合金、高温合金、陶瓷等材料的真空钎焊及非真空钎焊。轧制一般采用温轧及冷轧相结合的方法，获得的钎料箔的厚度可以达到0.05mm。

Description

一种钛基钎料及其制备方法

技术领域

一种钛基钎料及其制备方法，涉及一种用于钛及钛合金、锆及锆合金、钽及钽合金、铌及铌合金、高温合金、陶瓷等材料的真空钎焊及非真空钎焊的钎料箔的制备方法。

背景技术

钛、锆等稀有金属是航空、航天领域重要的结构材料，目前在化工、冶金、海洋工程及日用消费品方面的用途越来越广泛，有大量的结构需要采用钎焊的方法连接起来，因此钛基钎料的研制是一个相当活跃的研究领域。

由于钛可以和大多数金属元素发生化学反应生成脆性金属间化合物，一般情况下，钛基钎料的组分主要包括钛、铜、锆、银、金、镍、铝等，可以分为Ti-Cu-Ni系、Ti-Cu-Zr系、Ti-Cu系等，除钛和锆在常温下可形成连续固溶体以外，其他几种金属元素都可以和钛反应生成化合物，通常情况下，这种化合物的硬度很高且塑性非常小，不能进行轧制，通常只能制取粉末钎料。

粉末钎料的制取工艺比较简单，按照钎料成分的要求，将所需的组分按一定的比例混合在一起，但在许多小型的钎焊结构中，采用粉末钎料将会受到很大的限制。

钛基钎料是一种活性钎料，在钛及钛合金、锆及锆合金等结构的钎焊中有着重要用途，也可以作为钽及钽合金、铌及铌合金、高温合金、陶瓷等材料的硬钎焊用钎料，大多数情况下，钛基钎料适合于真空钎焊，在非真空条件下钎焊时，需要性能可靠的钎剂或者使用惰性气体保护。钎缝的性能和钎料的制作方法密切相关。

发明内容

发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种适应多种结构件焊接、焊接质量好的钛基钎料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种钛基钎料，其特征在于其钛基钎料为各层之间通过爆炸复合的为冶金结合的钎料箔。

本发明的一种钛基钎料，其特征在于所述的钎料箔为Ti-Cu-Ni、Ti-Cu-Zr或Ti-Cu复合钎料箔。

本发明的一种钛基钎料的制备方法，其特征在于其制备过程的步骤包括：

(1)爆炸复合制取钎料坯

采用爆炸复合方法，首先制成Ti-Cu复合板，再进行校平及真空消除应力退火；然后再在Ti-Cu复合板钛板侧爆炸复合一层Zr制成Ti-Cu-Zr三层复合板，进行校平及真空消除应力退火后得到Ti-Cu-Zr钎料坯；

(2)轧制

将制成的Ti-Cu-Zr钎料坯进行温轧、冷轧，变形率达到30％时进行真空退火，反复轧制及退火直到所需要的厚度。

本发明的一种钛基钎料的制备方法，其特征在于通过多次爆炸复合制成钎料坯，然后采用温轧及冷轧工艺制取钎料箔。

本发明的一种钛基钎料的制备方法，在制取Ti-Cu-Zr钎料箔时，先采用爆炸复合工艺制成Ti-Cu复合板，进行真空消除应力退火后，再在Ti-Cu复合板钛板侧爆炸复合一层Zr，得到Ti-Cu-Zr三层复合板，然后采用温轧及冷轧工艺制成Ti-Cu-Zr钎料箔。

本发明的一种钛基钎料的制备方法，在制取Ti-Cu-Ni钎料箔时，先采用爆炸复合工艺制成Ti-Cu复合板，进行真空消除应力退火后，再在Ti-Cu复合板钛板侧爆炸复合一层Ni，得到Ti-Cu-Ni三层复合板，然后采用温轧及冷轧工艺制成Ti-Cu-Ni钎料箔。

本发明的一种钛基钎料的制备方法，其特征在于所述的轧制过程，当复合板的厚度小于0.1mm时，进行冷轧。

本发明的一种钛基钎料，钎料各层之间形成了紧密的冶金结合，在钎焊温度下，钎料与焊件母材之间以及钎料各层之间的扩散或者反应更容易，有利于进行快速钎焊。复合层状钎料具有较好的塑性，便于制造成各种形状，适用钛及钛合金、锆及锆合金、钽及钽合金、铌及铌合金、高温合金、陶瓷等材料的真空钎焊及非真空钎焊。控制各层的厚度就可以得到各种成分的钎料，钎料的制造成本较低。

本发明采用用爆炸复合及轧制工艺制取多层钛基复合钎料箔，例如Ti-Cu-Ni系、Ti-Cu-Zr系、Ti-Cu系等。根据钎焊工艺及钎料成分的要求，可以获得的层数为2-7层，甚至更多。每一层由不同的纯金属或者合金组成，钛与各层金属元素之间在加热时可以发生反应生成低熔点共晶体。爆炸复合制坯可以采用分次爆炸复合的方法，也可以采用一次爆炸复合的方法制成多层钎料坯；轧制一般采用温轧及冷轧相结合的方法，获得的钎料箔的厚度可以达到0.05mm。

具体实施方式

一种钛基钎料，其钛基钎料为各层之间通过爆炸复合的为冶金结合的钎料箔；钎料箔为Ti-Cu-Ni、Ti-Cu-Zr或Ti-Cu复合钎料箔。其制备过程的步骤包括：

(1)爆炸复合制取钎料坯

采用爆炸复合工艺，按一定的厚度比制成Ti-Cu复合板，复合板的结合率应达到100％。在真空炉中进行消除应力退火，退火温度600℃，保温时间30min。然后再在Ti-Cu复合板钛板侧复合一层Zr制成Ti-Cu-Zr三层复合板，复合板的结合率同样经超声波探伤确认结合率达到100％，经退火校平后得到钎料坯，改变Ti、Cu、Zr的厚度比可以得到不同成分及性能的钎料。

(2)轧制

采用温轧及冷轧相结合的工艺。在四辊可逆轧机上进行温轧，变形率达到30％时进行真空退火，反复轧制及退火直到所需要的厚度。厚度小于0.1mm时采用20辊轧机进行冷轧。

本发明的钛基复合钎料的制备方法，采用爆炸复合制坯，然后再通过轧制生产工艺可以制成各层之间为冶金结合，厚度达到0.05mm的钎料箔。

实施例

以Ti-Cu-Ni钎料为例：

(1)爆炸复合制取钎料坯

采用爆炸复合工艺，按一定的厚度比制成Ti-Cu复合板，操作时，将铜复板放置钛基板上面，铜复板上面堆放一层炸药，并且安置一支雷管，事先将钛基板及铜复板打磨干净。点燃雷管引爆炸药，在爆炸力的作用下，使铜复板高速碰撞钛基板，形成复合界面；得到复合好的钛-铜复合坯料；用超声波探伤仪检查钛-铜复合坯料的结合情况，要求结合率应达到100％。在真空炉中进行消除应力退火，退火温度600℃，保温时间30min。然后再在Ti-Cu复合板钛板侧复合一层Ni制成Ti-Cu-Ni三层复合板，复合板的结合率同样经超声波探伤确认结合率达到100％，经退火校平后得到钎料坯，改变Ti、Cu、Ni的厚度比可以得到不同成分及性能的钎料。

(2)轧制

采用温轧及冷轧相结合的工艺。在四辊可逆轧机上进行温轧，变形率达到30％时进行真空退火，反复轧制及退火直到所需要的厚度。厚度小于0.1mm时采用20辊轧机进行冷轧，达到需要厚度的钎料箔。

实施例2

制备Ti-Cu-Zr三层复合钎料坯，其它步骤同例1，在钛板侧复合一层锆，复合方法和上面的钛-铜复合坯料一致，后经退火校平得到三层复合坯料。

将得到的三层复合坯料在电炉中进行加热，加热温度为300-400℃，在四辊可逆轧机上进行温轧，加工率达到30％时进行一次消除应力退火。反复进行温轧及退火达到所需厚度的钎料，但当需要的钎料厚度小于0.1mm时，应在20辊轧机上进行冷轧。

Claims (6)

1.一种钛基钎料，其特征在于其钛基钎料为各层之间通过爆炸复合的为冶金结合的钎料箔。

2.根据权利要求1所述的一种钛基钎料，其特征在于所述的钎料箔为Ti-Cu-Ni、Ti-Cu-Zr或Ti-Cu复合钎料箔。

3.一种如权利要求2所述的钛基钎料的制备方法，其特征在于其制备过程的步骤包括：

(1)爆炸复合制取钎料坯

采用分次爆炸或者一次爆炸复合方法，制成多层复合钎料坯，进行校平及真空消除应力退火；

(2)轧制

将制成的多层复合钎料坯进行温轧、冷轧，变形率达到30％时进行真空退火，反复轧制及退火直到所需要的厚度。

4.根据权利要求3所述的一种钛基钎料的制备方法，其特征在于制成的Ti-Cu复合板，进行真空消除应力退火后，再在Ti-Cu复合板钛板侧爆炸复合一层Zr制成Ti-Cu-Zr三层复合板，再进行轧制。

5.根据权利要求3所述的一种钛基钎料的制备方法，其特征在于制成的Ti-Cu复合板，进行真空消除应力退火后，再在Ti-Cu复合板钛板侧爆炸复合一层Ni制成Ti-Cu-Ni三层复合板，再进行轧制。

6.根据权利要求3所述的一种钛基钎料的制备方法，其特征在于所述的轧制过程，当复合板的厚度小于0.1mm时，进行冷轧。