CN102049623A - 一种不同厚度镍铜组件与无氧铜基体的组合焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种不同厚度镍铜组件与无氧铜基体的组合焊接方法，先钎焊后电子束焊组合焊接，克服单独钎焊和单独电子束的不足之处，解决不同厚度镍铜组件与无氧铜基体焊接温度场不可控的问题，从而实现二者的可靠焊接，焊接后焊缝漏率小于2×10-10Tor.l.s-1，完全满足超高真空密封要求；本发明通过采用先钎焊将厚度很薄、尺寸很小的镍铜组件进行固定，从而消除了装配间隙对镍铜组件焊接温度场分布产生的不利影响，通过钎焊可以利用钎料的漫流将装配间隙充分填充，将装配间隙带来的热阻减到最小；本发明后采用电子束焊，利用电子束焊热源能量密度比一般熔化焊高得多的优点，可以最大程度避免因厚度差异对焊接温度场分布带来的不利影响，焊接质量能得到保证。

Description

一种不同厚度镍铜组件与无氧铜基体的组合焊接方法
技术领域
本发明涉及一种不同厚度金属材料的焊接，特别是涉及一种先钎焊、后电子束焊的组合焊接方法，属于金属连接技术领域，焊接后焊缝满足超高真空密封要求。
背景技术
不同厚度镍铜组件与无氧铜基体的焊接是焊接领域中的重要难题。现有的钎焊和电子束焊接技术，无法满足在真空氦质谱检漏下漏率＜2×10-10Tor.l.s-1的要求。如果采用钎焊，钎焊缝的致密性和强度与熔焊缝相比要低很多，很难满足真空密封要求；如果采用电子束焊，理论上可以得到强度和致密性良好的焊缝，但是壁厚不同会导致焊接温度场分布不均匀，并且二者装配后的间隙无法避免，而装配间隙的存在会增大热阻，热阻的存在会使温度场分布更加不均匀，这会导致焊接熔池很不稳定，焊缝质量难以保证。单独采用电子束焊和钎焊技术焊接不同厚度镍铜组件与无氧铜基体在真空氦质谱检漏下漏率一般在10-5Tor.l.s-1，达到漏率＜2×10-10Tor.l.s-1占20％，无法进行规模生产。
中国专利CN96101714.7、专利名称具有金属渗层的管子与管板间的焊接方法及焊接材料中公开了一种先采用钎焊后采用熔化焊的组合焊接方法，该发明中先采用钎焊来填充管子与管板间隙是为了使断裂的管子金属渗层得到连续，后采用的镍基合金焊丝进行熔化焊，这种组合焊接方法适用于焊接面较大、两个待焊接的组件尺寸近似的地方，无法使用在焊接尺寸＜2mm的不同厚度镍铜组件与无氧铜基体的焊接。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种先使用钎焊将组件装配缝隙填充、减少热阻，再采用电子束焊接的不同厚度镍铜组件与无氧铜基体的组合焊接方法。
本发明的技术解决方案是：一种不同厚度镍铜组件与无氧铜基体的组合焊接方法，其特征在于通过以下步骤实现：
第一步，将镍铜组件与无氧铜基体清洗干净，将镍铜组件与无氧铜基体按照焊接位置装配到位，形成装配间隙，装配间隙的高度＜2mm；
第二步，将锡铅钎料钎料制成与焊缝间隙形状一致的环状，将环状钎料放置到装配间隙；
第三步，将第二步装好环状钎料的镍铜组件与无氧铜基体组成的待焊组件放入真空钎焊炉，在钎焊温度200～300℃、钎焊时间3～5min下进行钎焊消除装配间隙形成焊缝，待焊组件随炉冷却至常温；
第四步，采用真空电子束焊接第三步钎焊后的焊缝，焊接电流10～15mA。
所述第一步中无氧铜基体与镍铜组件的厚度比大于5∶1。
所述第二步中锡铅钎料采用HLSn95PbA钎料，成分为Sn94～96％，其余为Pb。
所述第二步中环状钎料的厚度30～50μm。
所述第一步中采用酸洗的方法清洗。
第一步中镍铜组件在焊缝处的直径小于20mm。
本发明与现有技术相比有益效果为：
(1)本发明采用先钎焊后电子束焊的组合焊接方法，克服单独钎焊和单独熔化焊的不足之处，解决不同厚度镍铜组件与无氧铜基体焊接温度场不可控的问题，从而实现二者的可靠焊接，焊接后焊缝漏率小于2×10-10Tor.l.s-1，完全满足超高真空密封要求；
(2)本发明通过采用先钎焊将厚度很薄、尺寸很小的镍铜组件进行固定，从而消除了装配间隙对焊接温度场分布的不利影响，通过钎焊可以利用钎料的漫流将装配间隙充分填充，将装配间隙带来的热阻减到最小；
(3)本发明后采用电子束焊，利用电子束焊热源能量密度比一般熔化焊高得多的特点，能够最大程度避免因厚度差异对焊接温度场分布带来的不利影响，焊接质量能得到保证。
附图说明
图1为本发明焊接结构示意图；
图2为本发明流程图。
具体实施方式
本发明的焊接结构示意图如图1所示，将镍铜组件2与无氧铜基体1按照焊接位置装配到位，形成装配间隙3(即焊接后的焊缝)，将锡铅钎料制成与装配间隙3形状一致的厚度为30～50μm环状，将环状钎料放置到焊缝间隙3，先采用钎焊，利用钎料将装配间隙3填满，再采用电子束进行焊接。
以下结合具体实施例及附图2对本发明组合焊接方法进行详细说明：
实施例1
第一步：将待焊工件镍铜组件(BPM)2与无氧铜基体1酸洗，然后装配到位；
第二步：选用HLSn95PbA钎料(HLSn95PbA钎料成分为：Sn94～96％，余量为Pb)，将钎料制成合适的厚35μm的环状，然后将环状钎料放置到装配间隙3处；
第三步：将装配好钎料的待焊工件放入真空钎焊炉，钎焊温度：250℃，钎焊时间3min，然后随炉冷至常温；
第四步：采用真空电子束焊接钎焊固定后的BPM，焊接电流13mA；
第五步：效果检查，经真空氦质谱检漏，漏率＜2×10-10Tor.l.s-1。
实施例2
第一步：将待焊工件(BPM)与无氧铜基体利用酸洗清洗干净，然后装配到位；
第二步：选用HLSn60PbA钎料(HLSn60PbA钎料成分为：Sn94～96％，余量为Pb)，将钎料制成合适的厚50μm的环状，然后将环状钎料放置到装配间隙3处；
第三步：将装配好钎料的待焊工件放入真空钎焊炉，钎焊温度：210℃，钎焊时间5min，然后随炉冷至常温；
第四步：采用真空电子束焊接钎焊固定后的BPM，焊接电流15mA；
第五步：效果检查，经真空氦质谱检漏，漏率＜2×10-10Tor.l.s-1。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (6)

1.一种不同厚度镍铜组件与无氧铜基体的组合焊接方法，其特征在于通过以下步骤实现：
第一步，将镍铜组件与无氧铜基体清洗干净，将镍铜组件与无氧铜基体按照焊接位置装配到位，装配后会形成装配间隙，装配间隙的高度＜2mm；
第二步，将锡铅钎料制成与焊缝间隙形状一致的环状，将环状钎料放置到装配间隙；
第三步，将第二步装好环状钎料的镍铜组件与无氧铜基体组成的待焊组件放入真空钎焊炉，在钎焊温度200～300℃、钎焊时间3～5min下进行钎焊，消除装配间隙形成焊缝，待焊组件随炉冷却至常温；
第四步，采用真空电子束焊接第三步钎焊后的焊缝，焊接电流10～15mA。
2.根据权利要求1所述的一种不同厚度镍铜组件与无氧铜基体的组合焊接方法，其特征在于：所述第一步中无氧铜基体与镍铜组件的厚度比大于5∶1。
3.根据权利要求1所述的一种不同厚度镍铜组件与无氧铜基体的组合焊接方法，其特征在于：所述第二步中锡铅钎料采用HLSn95PbA钎料，成分为Sn94～96％，其余为Pb。
4.根据权利要求1所述的一种不同厚度镍铜组件与无氧铜基体的组合焊接方法，其特征在于：所述第二步中环状钎料的厚度30～50μm。
5.根据权利要求1所述的一种不同厚度镍铜组件与无氧铜基体的组合焊接方法，其特征在于：所述第一步中采用酸洗的方法清洗。
6.根据权利要求1所述的一种不同厚度镍铜组件与无氧铜基体的组合焊接方法，其特征在于：第一步中镍铜组件在焊缝处的直径小于20mm。
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