CN101450408A - 铜和不锈钢镍基真空钎焊工艺 - Google Patents

Abstract

一种铜和不锈钢镍基真空钎焊工艺，是一种能实现铜件和不锈钢件熔焊到一起的焊接方法。它是在需要熔焊到一起的铜件和不锈钢件的焊接部位的缝隙中，充满镍基钎料，缝隙控制在0.05～0.10mm间，在真空度0.015Pa温度950～1060℃环境中，连续保持60min，而后在此环境中充进氮气，来冷却焊接件，完成铜和不锈钢的焊接。这种铜和不锈钢镍基真空钎焊工艺能够进行铜和不锈钢焊件的批量生产，焊件可以安全的工作在1000℃温度环境中，焊缝质密光洁，没有重熔现象发生，工艺相对简单，非常易于推广。

Description

铜和不锈钢镍基真空钎焊工艺

一、技术领域

本发明涉及不同金属焊接在一起的产品制造新方法，具体地说是一种把铜和不锈钢通过镍基钎料在真空条件下钎焊在一起的产品制造方法，即铜和不锈钢镍基真空钎焊工艺。

二、背景技术

不同种类金属焊接是金属焊接技术领域重要研究课题，特别是铜与不锈钢焊接，工业上用处很多，在巨大型超临界、超超临界汽轮发电机和水轮发电机水冷却系统上用得广泛。多年来，铜与不锈钢焊接研究已经取得较为满意的技术和工艺成果：磨擦接触焊、中频焊接、以含钯基为钎料的钎焊、以银基钎料的焊接等焊接方法已经在工业上使用。但磨擦接触焊受零件形状因素影响使其应用受到一定限制，中频焊接对某些铜和不锈钢件焊接在一起达不到质量要求，钯基钎料价格昂贵，银基钎料焊接温度低，尤其是银基钎料焊接件装配到部件上以后再与其它部件焊接时，已焊好的部位容易出现重熔现象，也就是已焊好的两个部件熔化开了，严重影响到产品质量，也极大的影响到钯基和银基作为钎料焊接工艺的大量推广和使用。

为了克服现有的铜和不锈钢磨擦接触焊对其零部件形状要求的限制而产生的焊接困难或不可能；为了使铜和不锈钢焊接部件能够工作在950～1060℃高温环境中；为了提高焊接件的焊缝强度，焊接密度；为了降低铜和不锈钢件的焊接费用，并使铜和不锈钢件的焊接方法能够得到推广，本发明提供了一种使用镍基钎料，在真空环境中把铜和不锈钢焊接在一起的新的工艺方法，从而使得铜和不锈钢的焊接变得较为容易，焊接件可以工作在较高温度的环境中，焊接的成本低，并且焊接方法能够得到推广。

三、发明内容

本发明是一种铜和不锈钢焊接件不受其形状限制，焊接件能够工作在较高温度环境中，能够一次焊接多件，钎焊成本相对低廉的铜件和不锈钢件焊接在一起的新的工艺方法。

本发明涉及的新工艺方法的方案是：铜件和不锈钢件焊接时，在铜件和不锈钢件焊接部位的接触缝隙中，放进一定量的镍基钎料，而后把焊接件放到真空加热炉中，真空加热炉的真空度达到0.015Pa以上，开始加温，炉内温度达到1000℃以后开始保温、并在950～1060℃范围连续保持60min，然后停止保温，向炉内充进氮气对焊接件进行冷却，当温度冷却到200℃以下温度时，打开炉门，取出焊接件，铜件和不锈钢件镍基真空钎焊完成，铜件和不锈钢件就熔焊到一起了。

本发明还有这样一些特征：采用的镍基钎料的熔点在900～1000℃；镍基钎料必须充满铜件和不锈钢件焊接部位缝隙。

通过本发明镍基真空钎焊工艺方法焊接的铜和不锈钢接头件，其焊接部位经金相检测，铜和不锈钢相互熔合得非常质密，具有在高温度工作环境下的高强度，焊缝质密，表面光洁，更重要的是解决了重熔现象，即铜和不锈钢镍基真空钎焊件再焊到其它部件上，其焊接部位质量不受任何影响，从而保证了焊接件的质量；由于焊接件放到真空加热炉中能够一次进行多件焊接，极大的提高了生产效率，降低了生产成本，增加了经济效益，推广前景也非常好。

本发明铜和不锈钢镍基真空钎焊新工艺填补了铜和不锈钢在900℃以上镍基钎料真空焊接的国内空白。

四、附图说明

图1是钎焊的工件示意图：其中项11是铜件，项12是不锈钢件，项13是镍基钎料；

图2是600MW汽轮发电机水冷却系统上的铜与不锈钢接头焊接件示意图：其中项21是铜线棒，项22是不锈钢水接头，项23是镍基钎料，通过真空加热，镍基钎料将项21和项22熔焊到一起了。

五、实施方式

将要焊接在一起的铜件和不锈钢件组合起来，在铜件和不锈钢件焊接部位的接触缝隙中，放进一定量的镍基钎料，尔后把它们放进真空加热炉中，真空加热炉的真空度达到0.015Pa以上时，对炉加温，炉内温度达到1000℃后开始保温，并在950～1060℃温度间连续保温60min，然后停止保温并向炉内充氮气，用以对焊接件进行冷却，当温度下降至200℃以下时，打开炉门、取出焊接件，铜与不锈钢镍基真空钎焊就完成了。

镍基钎料真空钎焊的工艺方案，虽然对不锈钢具有很好的钎焊性，但对于紫铜则需在苛刻的技术参数下，才能很好的与不锈钢焊接在一起，这些技术参数包括：焊接环境的真空度，焊接钎料形态，焊体的加热曲线，铜和不锈钢的钎焊间隙，焊后的冷却方式，钎料的填充方式等。

铜和不锈钢镍基钎料真空焊接的具体工艺过程是：铜和不锈钢零部件钎焊前的准备、组装、填装钎料、涂阻流剂、钎焊、出炉检验。

焊前要对工件进行清理和清洗；

用酒精清洗焊件上的油污；用浓度为5％的H₂SO₄对焊件进行酸洗10分钟，以除去零部件上的氧化皮；最后用冷水洗干净。

调制镍基钎料膏，进行焊接零部件装配：

将调好的粘结剂与镍基钎料粉进行搅拌，镍基钎料为BNi—2，用一根玻璃棒把调制的钎料膏沾起来，然后下垂连续段长度达到20mm时为好，然后装入注射器中，用注射器将镍基钎料膏注射到铜件和不锈钢件组合的焊缝中。焊缝间隙控制在0.05～0.10mm。

进行钎焊：

将装好镍基钎料的铜和不锈钢件装入料筐、送入真空加热炉，关好炉门，对炉抽真空，真空度达到0.015Pa后，按照图1加热曲线对炉进行加温，在温度达到1000℃时，开始保温，保持温度时间为连续60min，保持温度时温度范围应在950～1060℃间，然后停止保温并将氮气充入炉内，对焊件进行冷却，炉内温度降至200℃以下时，即可出炉，焊接过程完毕。

焊后检验：

铜和不锈钢件钎焊后要目测工件的钎缝是否达到质密、光滑；达到要求后，每个焊件要做8千克12小时水压试验并通过；还要进行氦质谱检漏，未发现泄漏算合格；再进行超声波探伤，没有裂纹、气泡、焊缝要100％焊满，才算焊接合格。

Claims (1)

1. 一种铜和不锈钢镍基真空钎焊工艺，可以把铜件和不锈钢件熔焊到一起的焊接方法，其特征是：在铜件和不锈钢件需要钎焊到一起的接触部位的0.05～0.10mm缝隙中，镍基钎料充满焊缝，置于真空度0.015Pa、温度950～1060℃环境中，连续保温60min，并在氮气环境中冷却，完成铜和不锈钢的焊接。