CN104191105B - 一种用于钛/钢异种合金tig熔-钎焊的无镉银基钎料 - Google Patents

一种用于钛/钢异种合金tig熔-钎焊的无镉银基钎料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于钛/钢异种合金TIG熔‑钎焊的无镉银基钎料，由以下重量百分含量的成分组成：Cu16.2％～36.2％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。本发明的无镉银基钎料中不含有有毒的镉元素，能确保操作者的身体安全和避免对环境产生影响，符合环保安全等使用要求，将本发明的无镉银基钎料应用于钛板/钛合金板与钢板的TIG熔‑钎焊，力学测试结果表明焊接接头的拉伸强度不低于300MPa，剪切强度不低于200MPa，解决了钛/钢异种合金由于物性差异较大的焊接难题。

Description

一种用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料。
背景技术
钛及钛合金具有高的比强度，优异的抗腐蚀性以及良好的加工性，广泛应用于航空航天、电子、石油、化工、国防、核能、船舶等工业部门，被誉为当代新崛起的第三金属。但目前限制钛及钛合金应用推广的首要问题是价格昂贵。钛及钛合金与钢铁材料结合起来组成复合构件，能充分发挥两种材料在性能上与经济上的互补优势，从而提高实际复合构件的综合性能。这种钛/钢异种合金结构兼具钛与钢的特性，又能节约钛材，减少成本，在航空航天、国防及化学工业等部门有广阔的应用背景。由于钛是一种极为活泼的金属，与钢连接时，接头会在界面区生成多种脆性金属间化合物，使得接头质量尤其是力学性能难以得到保证，这很大程度上限制了钛与钢的复合键的应用。TIG熔-钎焊对于实现异种材料的连接具有一定的优势，钛及钛合金与钢的连接时使用的银基钎焊料主要有纯银、BAgCu28、BAg72CuLi等，但由于钛/钢之间物性的差异，使用现有银基钎料焊接的接头，其剪切强度在100MPa～140MPa之间，焊缝的塑性和韧性较差，影响其应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料。该无镉银基钎料中不含有有毒的镉元素，能确保操作者的身体安全和避免对环境产生影响，可用于钛或钛合金与钢的焊接，解决了钛/钢异种合金由于物性差异较大的焊接难题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Cu16.2％～36.2％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。
上述的一种用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Cu18％～22％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。
上述的一种用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Cu26.2％～35.2％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。
上述的一种用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Cu21.2％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。
上述的一种用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Cu28％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。
本发明的无镉银基钎料的制备过程为：按照无镉银基钎料中各成分的配比，将原料加入真空感应熔炼炉中熔炼浇铸成合金铸锭，对所述合金铸锭进行扒皮处理，将扒皮处理后的合金铸锭旋锻加工，得到棒材，然后将所述棒材置于拉丝机上进行冷拉，清洗后得到表面光洁的无镉银基钎料。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.本发明的无镉银基钎料中不含有有毒的镉元素，能确保操作者的身体安全和避免对环境产生影响。
2.将本发明的无镉银基钎料应用于钛板/钛合金板与钢板的TIG熔-钎焊，力学测试结果表明焊接接头的拉伸强度不低于300MPa，剪切强度不低于200MPa，说明采用本发明的无镉银基钎料制备的钛板/钛合金板与钢板的焊接接头，其剪切强度和抗拉强度都得到大幅提高，解决了钛/钢异种合金由于物性差异较大的焊接难题，并且符合环保安全的使用要求。
下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例的用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料由以下重量百分含量的成分组成：Cu21.2％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。所述无镉银基钎料的制备过程为：按照无镉银基钎料中各成分的配比将无氧铜、电解锰、电解镍、金属硅、高纯硼粉和纯银加入真空感应熔炼炉中熔炼浇铸成φ65×200mm的合金铸锭，对所述合金铸锭进行扒皮处理，将扒皮处理后的合金铸锭旋锻加工，得到直径为4mm的棒材，然后将所述棒材置于拉丝机上进行冷拉，清洗后得到表面光洁的直径为2mm无镉银基钎料。
实施例2
本实施例的用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料由以下重量百分含量的成分组成：Cu18％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。本实施例的无镉银基钎料的制备过程与实施例1相同。
实施例3
本实施例的用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料由以下重量百分含量的成分组成：Cu22％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。本实施例的无镉银基钎料的制备过程与实施例1相同。
实施例4
本实施例的用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料由以下重量百分含量的成分组成：Cu17.2％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。本实施例的无镉银基钎料的制备过程与实施例1相同。
实施例5
本实施例的用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料由以下重量百分含量的成分组成：Cu26.2％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。本实施例的无镉银基钎料的制备过程与实施例1相同。
实施例6
本实施例的用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料由以下重量百分含量的成分组成：Cu16.2％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。本实施例的无镉银基钎料的制备过程与实施例1相同。
实施例7
本实施例的用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料由以下重量百分含量的成分组成：Cu36.2％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。本实施例的无镉银基钎料的制备过程与实施例1相同。
实施例8
本实施例的用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料由以下重量百分含量的成分组成：Cu32.2％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。本实施例的无镉银基钎料的制备过程与实施例1相同。
实施例9
本实施例的用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料由以下重量百分含量的成分组成：Cu25％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。本实施例的无镉银基钎料的制备过程与实施例1相同。
实施例10
本实施例的用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料由以下重量百分含量的成分组成：Cu35.2％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。本实施例的无镉银基钎料的制备过程与实施例1相同。
实施例11
本实施例的用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料由以下重量百分含量的成分组成：Cu28％，Mn8.0％，Ni4.9％，Si0.3％，B0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。本实施例的无镉银基钎料的制备过程与实施例1相同。
采用本发明的无镉银基钎料制备钛板/钛合金板与钢板的焊接接头的试验过程为：首先将本发明的无镉银基钎料采用丙酮多次清洗去除表面的油污，并自然晾干；然后用打磨机去除钛板/钛合金板与钢板表面的氧化膜，之后用无水乙醇和丙酮擦拭清除板材表面的油污并自然晾干；最后将自然晾干后的钛板/钛合金板与钢板进行搭接，在氩气的保护下进行TIG熔-钎焊，无镉银基钎料熔化后填满搭接板材的接缝后自然冷却，得到钛板/钛合金板与钢板的焊接接头。TIG熔-钎焊过程中保证焊接工况满足JB/T4745-2002中施焊环境要求。
采用上述方法将实施例1～6制备得到的无镉银基钎料用于TA2钛板与Q345R钢板的TIG熔-钎焊，制备出TA2钛板与Q345R钢板的焊接接头；采用上述方法将实施例7～11制备得到的无镉银基钎料用于TA13钛合金板与Q345钢板的TIG熔-钎焊，制备出TA13钛合金与Q345钢的焊接接头。对TA2钛板与Q345R钢板的焊接接头和TA13钛合金板与Q345钢板的焊接接头进行相关力学性能测试结果如表1所示。在每个焊接接头的上取四个位置进行测试，并取平均值，如表1所示。
表1 钛板/钛合金板与钢板的焊接接头的相关力学性能测试结果
由表1可知，采用实施例1～6的无镉银基钎料制备的TA2钛板与Q345R钢板的焊接接头和采用实施例7～11的无镉银基钎料制备的TA13钛合金板与Q345钢板的焊接接头的抗拉强度达到300MPa以上、剪切强度达到205MPa以上，说明采用本发明的无镉银基钎料不仅解决了钛板/钛合金板与钢板异种合金难以焊接的问题，还大幅提高了焊接接头的抗拉强度和剪切强度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Cu 18％～22％，Mn 8.0％，Ni 4.9％，Si0.3％，B 0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Cu 21.2％，Mn 8.0％，Ni 4.9％，Si 0.3％，B 0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。
3.一种用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Cu 26.2％～35.2％，Mn 8.0％，Ni 4.9％，Si 0.3％，B 0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。
4.根据权利要求3所述的一种用于钛/钢异种合金TIG熔-钎焊的无镉银基钎料，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Cu 28％，Mn8.0％，Ni 4.9％，Si 0.3％，B 0.1％，余量为Ag和不可避免的杂质。
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