CN104588620A - 一种钨铜模块的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钨铜焊接方法，该方法使用熔敷和热压相结合的工艺，将铜焊接至钨表面。焊接铜的钨块经进一步加工，还能够获得各种形状、尺寸的钨铜模块，例如用于托卡马克聚变装置偏滤器的钨铜模块。

Description

一种钨铜模块的制备方法
技术领域
本发明属于金属连接模块的制备方法，特别涉及一种钨铜模块的制备方法。
背景技术
钨以其高熔点、高硬度、耐中子辐照、良好的导热性、低活性等性能特点，成为聚变堆面向等离子体的热门候选材料之一。如今英国的欧洲联合环(JET)、法国的Tore-Supra和中国中科院等离子体所的EAST，都已经使用钨作为偏滤器的面向等离子体材料(PlasmaFacing Material,PFM)。在建的国际热核聚变实验堆(ITER)，首阶段实验也将使用纯钨作为偏滤器的面向等离子体材料。
铜具有优异的导热、导电性能，其热导率为粉末冶金态钨的4倍以上，能够有效的带走核聚变反应时产生的热量，可以作为热沉材料。由此，聚变堆设计人员和材料研究人员提出，可以使用铜与钨的连接模块作为面向等离子体部件(Plasma Facing Component，PFC)。该部件既能承受等离子体的高温和高能粒子辐照，又能尽可能快地带走钨上的热量。
将金属钨与铜紧密地连接是获得PFC的关键。由于钨和铜之间的热膨胀系数相差很大，其焊接热应力很大。而且钨、铜之间几乎不发生固溶。此外，钨与铜的熔点也相差很大。因此传统的扩散焊、钎焊等焊接方法对钨铜的焊接不适用。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种将铜焊接至钨表面的方法；本发明的又一个目的是提供一种钨铜模块的制备方法；本发明的又一个目的是提供一种金属清洗液，本发明的再一个目的是提供一种热压模具。
发明人发现，使用熔敷和热压相结合的方法，能够将铜焊接至钨表面，经进一步加工还能够获得各种形状、尺寸的钨铜模块，例如用于托卡马克聚变装置偏滤器的钨铜模块。
具体地，通过如下各项的技术方案，本发明实现了上述一项或多项目的。
本发明第一方面提供一种将铜焊接至钨表面的方法，其包括以下步骤：
a)将钨表面将要与铜连接的部分加工至的粗糙度Ra为3～8μm；
b)将铜熔敷于钨表面，获得敷铜钨；
c)热压所述敷铜钨。
钨的连接面具有一定的粗糙度(例如Ra3～8μm)后，铜液在钨表面熔敷时，连接界面上钨、铜两种金属能够相互啮合(参见图6)，这种钨铜界面具有较高的连接强度。
根据本发明第一方面的焊接方法，其中步骤b)的熔敷在加热炉中进行。
根据本发明第一方面的焊接方法，其中步骤b)包括：将钨和铜放入熔敷模具中(优选石墨熔敷模具，例如带有盖子的石墨熔敷模具)，铜置于钨上面，保证铜熔融后能够完全覆盖钨表面将要与铜连接的部分(例如将钨表面将要与铜连接的部分水平朝上放置或竖直放置)，再将熔敷模具放入加热炉。
根据本发明第一方面的焊接方法，其中加热炉加热的温度为1100～1180℃。
根据本发明第一方面的焊接方法，其中加热炉中气氛优选为非氧化气氛(例如真空、氮气氛)、还原性气氛(例如氢气或分解氨)或惰性气体氛围(例如氦气、氩气)，进一步优选为氢气氛围，炉内氢气露点可以为-80～-20℃(优选为-60～-20℃，例如-40℃)，优选的氢气流量为0.4～0.6m3/h(例如0.5m3/h)；在非氧化气氛、还原性气氛或惰性气体氛围中，特别是氢气氛中进行熔敷，能防止钨块表面被氧化，使钨铜界面良好结合，不产生空隙，结合强度高。
根据本发明第一方面的焊接方法，进一步优选用氧化铝粉将装有铜和钨的熔敷模具埋住放入加热炉，优选氧化铝粉距熔敷模具的粉体层厚度最薄处不小于3mm。用氧化铝粉将装有铜和钨的熔敷模具埋住，有助于进一步隔绝氧气，同时使得熔敷模具受热更加均匀。
根据本发明第一方面的焊接方法，所述加热炉为推舟炉，可以将石墨熔敷模具以2.5～5mm/分钟的速度推入推舟炉。
根据本发明第一方面的焊接方法，所述推舟炉总长为1500～2000mm(例如1800mm)，高温区长度为400～600mm(例如500mm)。
根据本发明第一方面的焊接方法，所述推舟炉高温区的温度为1100～1180℃。
推舟炉可以单舟推进或连续进舟，使用推舟炉可提高生产效率，实现连续化、批量化的生产。
根据本发明第一方面的焊接方法，步骤c)中热压的温度为900℃～1050℃、压强为1Mpa～5Mpa(例如2～4Mpa或2～3Mpa)，保温保压时间优选为8～12分钟(例如10分钟)，优选热压在非氧化气氛(例如真空、氮气氛)、还原性气氛(例如氢气或分解氨)或惰性气体氛围(例如氦气、氩气)，进一步优选为氢气氛围中进行。
根据本发明第一方面的焊接方法，步骤c)中的热压是将敷铜钨放入形状、尺寸与之匹配的热压模具中进行热压，优选为石墨热压模具。
在一个实施方案中，所述的热压模具具有2个以上型腔，优选2～10个(例如5个或8个)型腔，所述的型腔尺寸与步骤(b)中获得的敷铜钨的形状、尺寸相匹配。优选所述型腔在所述热压模具中均匀地分布。所述热压模具还可以具有2个以上型芯，优选2～10个(例如5个或8个)型芯，所述型芯的形状尺寸与所述型腔相适配。所述热压模具优选由石墨制成。
根据本发明第一方面的焊接方法，步骤b)中，在熔敷前，还包括清洗的步骤，优选去除铜和钨表面的氧化皮和油污。优选的清洗方法是用5wt％～10wt％的盐酸浸泡20～40秒，自来水冲刷30～60秒，金属清洗液浸泡50～90秒，去离子水浸泡1～3分钟。优选在清洗铜之前，打磨铜表面。
本发明中，优选的金属清洗液中含有H2SO4、K2Cr2O7以及去离子水，其中H2SO4的浓度优选为每升金属清洗液含有80～120ml98wt％H2SO4(例如每升金属清洗液含有90ml、100ml或110ml的98wt％H2SO4)，K2Cr2O7的浓度优选为每升金属清洗液含有40～60gK2Cr2O7(例如每升金属清洗液含有45g、50g或55g K2Cr2O7)。该金属清洗液可有效去除油污和氧化皮。
本发明第二方面提供一种钨铜模块的制备方法，该方法采用前述本发明第一方面任一项的焊接方法将铜焊接至钨块表面。
在一个具体实施方案中，所述的钨铜模块的制备方法具体包括以下步骤：
i)加工钨块至所需形状、尺寸；
ii)采用前述本发明第一方面任一项的焊接方法将铜焊接至钨块表面，得到钨铜连接体，其中熔敷时铜的用量优选在熔融后能够完全淹没钨表面将要与铜连接的部分，更优选熔敷时铜的用量大于所制备的钨铜模块中铜的含量；
iii)加工步骤ii)中得到的钨铜连接体至所需形状、尺寸，获得所需钨铜模块。
根据本发明第二方面的制备方法，其中所述的钨铜模块是用于聚变装置偏滤器(例如托卡马克聚变装置中的偏滤器)的钨铜模块，优选的钨铜模块上设置有通孔，通孔内焊接有铜管。
本发明第三方面提供一种用于聚变装置偏滤器的钨铜模块的制备方法，所述的钨铜模块上设置有通孔，通孔内焊接有铜管，该方法包括以下步骤：
i)将钨块加工至所需形状、尺寸，将钨块上的通孔内壁加工至粗糙度Ra为3～8μm，并清洗干净；准备铜锭，打磨外表面，并清洗干净；
ii)将钨块的通孔垂直于水平面放置于石墨熔敷模具中，铜锭置于钨块上，盖上石墨盖，用氧化铝粉埋住石墨熔敷模具，优选氧化铝粉体层厚度最薄处不小于3mm，其中铜锭的用量优选在熔融后能够完全淹没钨表面将要与铜连接的部分，更优选铜锭的用量大于所制备的钨铜模块中铜的含量；
iii)将推舟炉温高温区升至1100℃～1180℃，步骤ii)中准备好的石墨熔敷模具(1)推入推舟炉，推舟速度优选为2.5～5mm/min，推舟炉中的气氛优选为氢气氛(优选的氢气露点为-80℃～-20℃，优选的氢气流量为0.4～0.6m3/h)，得到敷铜钨块；
iv)将步骤iii)得到的敷铜钨块放入石墨热压模具的型腔中，放入热压炉，通氢气，将炉温升至900℃～1050℃，加压至1MPa～5MPa，保温保压8～12分钟(例如10分钟)，炉冷至200℃以下时取出，得到钨铜连接体，所述的型腔尺寸与步骤iii)中获得的敷铜钨块的形状、尺寸相匹配；
v)加工步骤iv)中得到的钨铜连接体，去除钨块通孔中多余的铜，获得通孔内焊接有铜管的钨铜模块，优选的加工方式选自铣、车、磨、镗或其组合，
优选地，钨块和铜锭的清洗方法为：用5wt％～10wt％的盐酸浸泡20～40秒，自来水冲刷30～60秒，金属清洗液浸泡50～90秒，去离子水浸泡1～3分钟。
本发明第四方面提供一种金属清洗液，含有H2SO4、K2Cr2O7以及去离子水，其中H2SO4的浓度优选为每升金属清洗液含有80～120ml 98wt％H2SO4(例如每升金属清洗液含有90ml、100ml或110ml的98wt％H2SO4)，K2Cr2O7的浓度优选为每升金属清洗液含有40～60g K2Cr2O7(例如每升金属清洗液含有45g、50g或55g K2Cr2O7)。
本发明第五方面提供一种热压模具，具有2个以上，优选2～10个(例如5个或8个)型腔，所述的型腔尺寸与热压对象的形状、尺寸相匹配。优选所述型腔在所述热压模具中均匀地分布。在一个具体实施方案中，所述热压模具还包括2个以上，优选2～10个(例如5个或8个)与所述型腔相适配的形芯。所述热压模具优选由石墨制成。
在一个具体实施方案中，本发明第五方面所述的热压模具用于制备聚变装置偏滤器的钨铜模块。
本发明提供的热压模具可一次性热压多个样品，成本低、效率高，适于批量生产。
本发明的有益效果
一、本发明焊接方法所需设备简单，具有生产成本低，操作简便，工艺参数容易控制，效率高等优点，适于批量生产。
二、本发明焊接方法对钨表面将要与铜连接的部分进行粗糙度加工(例如Ra3～8μm)，这使得铜液熔敷钨表面时，连接界面上钨、铜两种金属能够相互啮合，加上钨铜原子的相互吸引，使得钨铜具有较高的连接强度。
三、在非氧化气氛(例如氢气氛)下进行熔敷能防止钨块表面被氧化，使钨铜界面良好结合。
四、热压的步骤可以消除熔敷过程中产生的气孔等缺陷，同时进一步提高钨铜界面结合强度。本发明熔敷与热压相结合的工艺，使得钨铜界面的抗拉强度超过钎焊和一般扩散焊的强度，剪切强度超过铜基体的强度。
五、使用本发明焊接方法将铜焊接在钨上之后，还可以进行进一步机械加工，获得所需形状、尺寸的钨铜模块。该方法降低了钨铜焊接的难度，提高了后续加工的灵活性，能够生产形状复杂的钨铜模块。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是实施例1钨块和铜块在石墨熔敷模具中码放方式，
其中：1—石墨熔敷模具；2—铜锭；3—钨块。
图2是实施例1制备的钨铜模块的俯视图，
其中：4—钨铜模块；5—焊接在钨块通孔内的铜管。
图3是沿图2中AA’面的剖视图。
图4是具有5个型腔的热压模具的示意图，
其中：6—石墨热压模具；7—石墨热压模具型腔。
图5是实施例1制备的钨铜模块的照片。
图6是实施例1制备的钨铜模块的钨铜连接界面的显微照片(40倍)。
图7是实施例2制备的钨铜模块的示意图，
其中：8—钨块；9—焊接在钨块表面的铜板。
图8为本发明剪切强度测试的示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
工业纯钨与无氧铜连接，图2和图3分别为实施例1钨铜模块4的俯视图和沿AA’面剖视图，钨铜模块4尺寸为30mm×30mm×15mm，在钨块的30mm×30mm面上有一Φ15mm×15mm的通孔，铜管5焊接在钨块的通孔内部，铜管5壁厚为1.5mm、外径为15mm、内径为12mm，该钨铜模块4的制备方法包括以下步骤：
1.将钨块表面将要与铜连接的部分(即通孔内壁)在车床铣至粗糙度Ra为3μm，并依次用5％的盐酸浸泡30s，自来水冲刷40s，金属清洗液(配方为98wt％H2SO4100ml/L、K2Cr2O750g/L，溶剂为去离子水)浸泡50s，去离子水浸泡1.5min，将表面的氧化皮和油污清洗干净。
2.准备好过量的铜锭，保证在熔融后能够完全淹没钨表面将要与铜连接的部分，打磨外表面后，依次用5％的盐酸浸泡20s，自来水冲刷30，金属清洗液(配方为98wt％H2SO4100ml/L、K2Cr2O750g/L，溶剂为去离子水)浸泡50s，去离子水浸泡1min，将表面的氧化皮和油污清洗干净。
3.如图1所示，将钨块3与铜锭2依次放入石墨熔敷模具1中，钨块的通孔竖直放置，铜锭在钨块的上部，盖上石墨盖子，并用氧化铝粉埋住石墨熔敷模具1，氧化铝粉距石墨熔敷模具1的层厚度最薄处不小于3mm。
4.将氢气氛推舟炉(总长1800mm，高温区长500mm)高温区升至1180℃，炉内氢气露点为-20℃，氢气流量为0.4m3/h。将步骤3中准备好的石墨熔敷模具1，推入推舟炉，推舟速度为2.5mm/min，出炉后得到敷铜钨块。
5.将步骤4得到的敷铜钨块放入热压炉中的石墨热压模具6中，如图4所示，石墨热压模具6有5个型腔7，型腔7在石墨热压模具6中均匀地分布，型腔7的形状尺寸与敷铜钨块相匹配。将装有敷铜钨块的石墨模具装入热压炉，上下压头压紧，热压炉通氢气，将炉温升到700℃后，一边升温一边加压至5MPa，到达目标温度1050℃后，保温保压10min。随后降温，温度降至800℃时泄压，炉冷至200℃以下时取出，得到钨铜连接体。
6.用铣床将步骤5得到的钨铜连接体外表面覆盖的铜铣去，用磨床将钨块磨至所需尺寸，最后用数控车床将钨块通孔中多余的铜铣去，得到实施例1的钨铜模块4。铜管5被成功焊接在钨块的通孔内部，铜管的壁厚为1.5mm，外径为15mm，内径为12mm。
图5实施例1的钨铜模块的照片，该钨铜模块完全符合图纸要求，钨铜连接界面整齐、无缺陷，加工精度高。
图6为实施例1钨铜模块的连接界面的光学显微镜照片，钨铜界面连接紧密、无气孔、裂纹等缺陷。
实施例2
工业纯钨与无氧铜连接，图7为实施例2钨铜模块的示意图，其中，钨块8的尺寸为126mm×26mm×8mm，在钨块8的表面(126mm×26mm面)焊接126mm×26mm×2mm的无氧铜板9。其制备方法包括以下步骤：
1.将钨块8表面将要与铜连接的部分(126mm×26mm面)平磨至粗糙度Ra为4μm，并依次用7％的盐酸浸泡20s，自来水冲刷30s，金属清洗液(配方为98wt％H2SO4100ml/L、K2Cr2O750g/L，溶剂为去离子水)浸泡50s，去离子水浸泡1min，将表面的氧化皮和油污清洗干净。
2.准备好过量的铜锭，打磨外表面后，依次用5％的盐酸浸泡30s，自来水冲刷60s，金属清洗液(配方为98wt％H2SO4100ml/L、K2Cr2O750g/L，溶剂为去离子水)浸泡70s，去离子水浸泡2min，将表面的氧化皮和油污清洗干净。
3.将钨块与铜锭依次放入石墨熔敷模具(石墨舟)中，钨块将要与铜连接的表面水平朝上，铜锭在钨块的上部，与焊接面相接，盖上石墨盖子，并用氧化铝粉埋住石墨熔敷模具。
4.将氢气氛推舟炉(总长1800mm，高温区长500mm)高温区升至1120℃。将步骤3中准备好的石墨熔敷模具(石墨舟)，推入推舟炉，推舟速度为3mm/min，氢气露点为-60℃，氢气流量为0.5m3/h，出炉得到敷铜钨块。
5.将步骤4得到的敷铜钨块放入热压炉中的石墨热压模具中，并将石墨热压模具装入热压炉，上下压头压紧，热压炉通氢气，将炉温升到700℃后，一边升温一边加压至4MPa，到达目标温度1020℃后，保温保压10min。炉冷至200℃以下时取出，得到钨铜连接体。
6.按照设计图纸，用铣床将钨铜连接体表面覆盖的多余的铜铣去，并将焊接面的铜铣到剩余3mm厚度，再用磨床磨至2mm，得到实施例2的钨铜模块。
实施例3
工业纯钨与无氧铜连接，钨块尺寸为4mm×5mm×5mm，在钨块4mm×5mm的面上焊接4mm×5mm×15mm无氧铜。其制备方法包括如下步骤：
1.将钨块表面将要与铜连接的部分(4mm×5mm面)平磨至至粗糙度Ra为5μm，并依次用7％的盐酸浸泡35s，自来水冲刷50s，金属清洗液(配方为98wt％H2SO4100ml/L、K2Cr2O750g/L，溶剂为去离子水)浸泡70s，去离子水浸泡2min，将表面的氧化皮和油污清洗干净。
2.准备好过量的铜锭，打磨外表面后，依次用7％的盐酸浸泡35s，自来水冲刷50s，金属清洗液(配方为98wt％H2SO4100ml/L、K2Cr2O750g/L，溶剂为去离子水)浸泡70s，去离子水浸泡2min，将表面的氧化皮和油污清洗干净。
3.将钨块与铜锭依次放入石墨熔敷模具中，钨块将要与铜连接的表面水平朝上，铜锭在钨块的上部，盖上石墨盖子，并用氧化铝粉埋住石墨熔敷模具。
4.将氢气氛推舟炉(总长1800mm，高温区长500mm)高温区升至1170℃。将步骤3中准备好的石墨熔敷模具，推入推舟炉。推舟速度为4mm/min，氢气露点为-40℃，氢气流量为0.6m3/h，出炉获得敷铜钨块。
5.将步骤4得到的敷铜钨块放入热压炉中的石墨热压模具中，并将石墨热压模具装入热压炉，上下压头压紧，热压炉通氢气，将炉温升到700℃后，一边升温一边加压至3MPa，到达1030℃后，保温保压10min。炉冷至200℃以下时取出，得到钨铜连接体。
6.按照设计图纸，用铣床将钨铜连接体表面覆盖的多余的铜铣去，并将焊接面的铜铣到剩余17mm厚度，再用磨床磨至15mm，得到实施例3的钨铜模块。
对比例1
将实施例3步骤4出炉获得敷铜钨块，不经过热压步骤，直接按照设计图纸，用铣床将钨铜连接体表面覆盖的多余的铜铣去，并将焊接面的铜铣到剩余17mm厚度，再用磨床磨至15mm，得到对比例1的钨铜模块。
对实施例3和对比例1的钨铜模块进行了剪切强度测试。将实施例3和对比例1的的钨铜模块加工成试样条(20×5×4mm，其中钨所占的尺寸为5×5×4mm，其余为结合处和铜)，将试样条表面粗糙度打磨至Ra≤3.2μm。如图8所示，将试样条置于剪切模具里，钨铜结合界面正好与夹缝对齐，在尺寸为20×4mm的面上加压，加载的力全部作用在钨的一端，剪切速度为0.5mm/min。剪切强度数据示于表1。
设备：万能拉伸试验机；厂家：长春科新实验仪器有限公司；型号：WDW-100。
表1
焊接方法 剪切强度/MPa
实施例3 熔敷+热压 180～190
对比例1 熔敷 165～175
由表1对比数据可知，本发明采用熔敷与热压相结合的工艺，获得的钨铜模块力学强度，尤其是剪切强度，优于仅使用熔敷工艺获得的钨铜模块。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (11)

1.一种将铜焊接至钨表面的方法，其包括以下步骤：
a)将钨表面将要与铜连接的部分加工至的粗糙度Ra为3～8μm；
b)将铜熔敷于钨表面，获得敷铜钨；
c)热压所述敷铜钨。
2.权利要求1的焊接方法，其中步骤b)的熔敷在加热炉中进行；
优选将钨和铜放入熔敷模具中(优选石墨熔敷模具，例如带有盖子的石墨熔敷模具(1))，铜置于钨上面，保证铜熔融后能够完全覆盖钨表面将要与铜连接的部分(例如将钨表面将要与铜连接的部分水平朝上放置或竖直放置)，再将熔敷模具放入加热炉；
优选地，加热炉加热的温度为1100～1180℃；
优选地，加热炉中气氛为非氧化气氛(例如真空、氮气氛)、还原性气氛(例如氢气或分解氨)或惰性气体氛围(例如氦气、氩气)，进一步优选为氢气氛围)；
进一步优选用氧化铝粉将装有铜和钨的熔敷模具埋住，放入加热炉；
优选地，所述加热炉为推舟炉，优选将熔敷模具以2.5～5mm/分钟的速度推入推舟炉；
优选地，所述推舟炉总长为1500～2000mm(例如1800mm)，高温区长度为400～600mm(例如500mm)；
优选地，所述推舟炉高温区的温度为1100～1180℃。
3.权利要求1或2的焊接方法，步骤c)中热压的温度为900℃～1050℃、压强为1Mpa～5Mpa(例如2～4Mpa或2～3Mpa)，保温保压时间优选为8～12分钟(例如10分钟)，优选热压在非氧化气氛(例如真空、氮气氛)、还原性气氛(例如氢气或分解氨)或惰性气体氛围(例如氦气、氩气)，进一步优选为氢气氛围)中进行。
4.权利要求1-3任一项的焊接方法，步骤c)中的热压是将敷铜钨放入形状、尺寸与之匹配的热压模具中进行热压，优选为石墨热压模具(6)。
5.权利要求4的焊接方法，其中所述的热压模具(6)具有2个以上型腔(7)，优选2～10个(例如5个或8个)型腔(7)，所述的型腔(7)尺寸与步骤(b)中获得的敷铜钨的形状、尺寸相匹配；
优选地，所述型腔(7)在所述热压模具(6)中均匀地分布；
优选地，所述热压模具还具有2个以上型芯，优选2～10个(例如5个或8个)型芯，所述型芯的形状尺寸与所述型腔相适配；
优选地，所述热压模具由石墨制成。
6.权利要求1-5任一项的焊接方法，步骤b)中，在熔敷前，还包括清洗的步骤，优选去除铜和钨表面的氧化皮和油污；
优选的清洗方法是用5wt％～10wt％的盐酸浸泡20～40秒，自来水冲刷30～60秒，金属清洗液浸泡50～90秒，去离子水浸泡1～3分钟；
优选在清洗铜之前，打磨铜表面；
优选的金属清洗液中含有H2SO4、K2Cr2O7以及去离子水，其中H2SO4的浓度优选为每升金属清洗液含有80～120ml 98wt％H2SO4(例如每升金属清洗液含有90ml、100ml或110ml的98wt％H2SO4)，K2Cr2O7的浓度优选为每升金属清洗液含有40～60g K2Cr2O7(例如每升金属清洗液含有45g、50g或55g K2Cr2O7)。
7.一种钨铜模块的制备方法，该方法采用权利要求1-6任一项的焊接方法将铜焊接至钨块表面，
优选地，该方法具体包括以下步骤：
i)加工钨块至所需形状、尺寸；
ii)采用权利要求1-6任一项的焊接方法将铜焊接至钨块表面，得到钨铜连接体，其中熔敷时铜的用量优选在熔融后能够完全淹没钨表面将要与铜连接的部分，更优选熔敷时铜的用量大于所制备的钨铜模块中铜的含量；
iii)加工步骤ii)中得到的钨铜连接体至所需形状、尺寸，获得所需钨铜模块。
8.权利要求7的制备方法，其中所述的钨铜模块是用于聚变装置偏滤器(例如托卡马克聚变装置中的偏滤器)的钨铜模块(4)，优选的钨铜模块(4)上设置有通孔，通孔内焊接有铜管(5)。
9.一种用于聚变装置偏滤器的钨铜模块(4)的制备方法，所述的钨铜模块(4)上设置有通孔，通孔内焊接有铜管(5)，该方法包括以下步骤：
i)将钨块加工至所需形状、尺寸，将钨块上的通孔内壁加工至粗糙度Ra为3～8μm，并清洗干净；准备铜锭，打磨外表面，并清洗干净；
ii)将钨块的通孔垂直于水平面放置于石墨熔敷模具(1)中，铜锭置于钨块上，盖上石墨盖，用氧化铝粉埋住石墨熔敷模具(1)，优选氧化铝粉体层厚度最薄处不小于3mm，其中铜锭的用量优选在熔融后能够完全淹没钨表面将要与铜连接的部分，更优选铜锭的用量大于所制备的钨铜模块中铜的含量；
iii)将推舟炉温高温区升至1100℃～1180℃，步骤ii)中准备好的石墨熔敷模具(1)推入推舟炉，推舟速度优选为2.5～5mm/min，推舟炉中的气氛优选为氢气氛(优选的氢气露点为-80℃～-20℃，优选的氢气流量为0.4～0.6m3/h)，得到敷铜钨块；
iv)将步骤iii)得到的敷铜钨块放入石墨热压模具(6)的型腔(7)中，放入热压炉，通氢气，将炉温升至900℃～1050℃，加压至1MPa～5MPa，保温保压8～12分钟(例如10分钟)，炉冷至200℃以下时取出，得到钨铜连接体，所述的型腔(7)尺寸与步骤iii)中获得的敷铜钨块的形状、尺寸相匹配；
v)加工步骤iv)中得到的钨铜连接体，去除钨块通孔中多余的铜，获得通孔内焊接有铜管(5)的钨铜模块(4)，优选的加工方式选自铣、车、磨、镗或其组合；
优选地，钨块和铜锭的清洗方法为：用5wt％～10wt％的盐酸浸泡20～40秒，自来水冲刷30～60秒，金属清洗液浸泡50～90秒，去离子水浸泡1～3分钟。
10.一种金属清洗液，含有H2SO4、K2Cr2O7以及去离子水，其中H2SO4的浓度优选为每升金属清洗液含有80～120ml 98wt％H2SO4(例如每升金属清洗液含有90ml、100ml或110ml的98wt％H2SO4)，K2Cr2O7的浓度优选为每升金属清洗液含有40～60g K2Cr2O7(例如每升金属清洗液含有45g、50g或55g K2Cr2O7)。
11.一种热压模具(6)，具有2个以上，优选2～10个(例如5个或8个)型腔(7)，所述的型腔(7)尺寸与热压对象的形状、尺寸相匹配，所述型腔(7)优选在所述热压模具(6)中均匀分布；
优选地，所述热压模具(6)还具有2个以上型芯，优选2～10个(例如5个或8个)型芯，所述型芯的形状尺寸与所述型腔相适配；
优选地，所述热压模具(6)由石墨制成；
优选地，所述的热压模具(6)用于制备聚变装置偏滤器的钨铜模块(4)。
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