CN108356376A - 一种提高钎焊焊接接头性能的表面处理方法 - Google Patents

一种提高钎焊焊接接头性能的表面处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108356376A
CN108356376A CN201810233413.2A CN201810233413A CN108356376A CN 108356376 A CN108356376 A CN 108356376A CN 201810233413 A CN201810233413 A CN 201810233413A CN 108356376 A CN108356376 A CN 108356376A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel
method described
nickel layer
plating
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810233413.2A
Other languages
English (en)
Inventor
张贤坤
陈洁
沈骏
谢福幸
赵安中
张立新
郑雅文
刘敏
赵彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Materials Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Chongqing Materials Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Materials Research Institute Co Ltd filed Critical Chongqing Materials Research Institute Co Ltd
Priority to CN201810233413.2A priority Critical patent/CN108356376A/zh
Publication of CN108356376A publication Critical patent/CN108356376A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/008—Soldering within a furnace
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
    • B23K1/206—Cleaning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

本发明涉及一种提高钎焊接头性能的表面处理方法，该方法先对母材的钎焊面进行处理，增加一层中间层镍，然后用钎料进行钎焊。采用该方法处理的钎焊接头拉伸性能大大的提高，接头硬度有一定的下降，延长了发动机的使用寿命，焊接的部件密封性能良好和质量优异，具有良好的稳定性和可靠性。

Description

一种提高钎焊焊接接头性能的表面处理方法
技术领域
本发明涉及一种表面处理方法，特别涉及一种提高钎焊焊接接头性能的表面处理方法。
背景技术
近年来，随着航空航天的快速发展，对其关键部件如航空发动机的材料耐高温性能要求越来越高。镍基高温合金Inconel 718具有较高的高温强度、持久强度和蠕变强度,特别是良好的高温耐蚀性，即具有较高的抗氧化性、抗硫化性、抗氮化性和抗渗碳性，是目前制造先进航空发动机机匣密封件的主要材料，为了满足高性能航空航天发动机的设计需求，多年来，各国十分重视镍基高温合金的研制和开发。采用连接方法制造这些高温合金的发动机部件可使成本降低, 并且获得良好的性能，例如对结构复杂的对开组合式叶片单凭铸造技术无法制备其制造过程必然涉及到材料的连接。但镍基高温合金的可焊性限制了其他焊接技术的应用，钎焊及其扩散钎焊技术因此常被用于连接高温材料, 以避免熔焊裂纹等问题。但传统的钎焊技术使接头的强度较低，易产生脆性的金属间化合物和Lave相等，使接头的性能减低。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高焊接钎焊接头性能的表面处理方法，该方法先对母材的钎焊面进行处理，增加一层中间层镍，然后用钎料进行钎焊。采用该方法处理的钎焊接头拉伸性能大大的提高，接头硬度有一定的下降，延长了发动机的使用寿命，焊接的部件密封性能良好和质量优异，具有良好的稳定性和可靠性。
实现本发明的技术方案是：Inconel 718合金钎焊采用的工艺流程为：母材切片→打磨清洗→钎焊面进行表面处理→钎焊→性能测试。具体步骤如下：
1）切片：将材料切割成30 mm×30 mm×4 mm的矩形板材；
2）打磨清洗：采用400#、800#、1200#、2000#的砂纸打磨，然后放入丙酮溶液中清洗；
3）钎焊面表面处理：电镀，在钎焊面分别覆盖5 um、10 um、15 um、20 um的镍层；
4）钎焊：升温速率为20℃/min，在500℃、900℃时各保温30 min，在钎焊温度1100℃钎焊30 min，随炉冷却，真空度＜10-5，得的焊接试样；
步骤3）所述的电镀，其电镀液由硫酸镍600～750g/L、硼酸75～105 g/L、氯化铵60～90g/L组成，其各溶液的体积比为硫酸镍：硼酸：氯化铵=1:1:1。
步骤3）所述采用恒电流法进行电镀，电流密度为30 mA/cm2，镀液温度为50～60℃。
步骤3）所述镍层为5～20 um，较好的技术方案是所述镍层为5 um或10 um或15 um或20 um，更好的技术方案是所述镍层为10 um。
发明的有益效果：
（1）经表面处理的材料用于航空发动机机匣的密封，其密封性能优异，钎焊接头的拉伸性能有了提高，与未处理相比，拉伸强度提高了10%；
（2）通过控制钎焊工艺参数，得到的密封件在高温环境中能正常使用，具备好的稳定性和可靠性。
（3）润湿性有了极大的提高，镀镍后润湿角接近0o，未处理时润湿角为15o；
（4）与未处理相比，钎焊接头扩散影响区的硬度有了一定的下降，下降了12%，等温凝固区与扩散影响区之间硬度没有大的突变，整个接头硬度分布较均匀。
具体实施方式
以Inconel 718钎焊，用BNi-2钎料进行钎焊为例进行说明。
实施例1
把母材切割成30 mm×30 mm×4 mm的板材，用400#、800#、1200#、2000#的砂纸进行打磨板材表面，打磨后放在丙酮溶液中用超声波清洗；
超声波清洗后进行钎焊，钎焊工艺为：升温速率为20℃/min，分别在500℃和900℃时保温30min，钎焊温度为1100℃，钎焊30 min，然后随炉冷却；
钎焊完成后，对得到的钎焊接头进行性能测试：
（1）进行拉伸测试：得到该试样的拉伸强度为397.8 MPa；
（2）测量钎料与母材的润湿角：得到在此实验参数条件下，钎料BNi-2与母材的润湿角约为15o；
（3）测量了焊接接头的维氏硬度：该钎焊接头等温凝固区的硬度为286 HV，扩散影响区的硬度为339 HV。
实施例2
把母材切割成30 mm×30 mm×4 mm的板材，用400#、800#、1200#、2000#的砂纸进行打磨板材表面，打磨后放在丙酮溶液中用超声波清洗；
对钎焊面进行电镀处理，电镀液由硫酸镍600 g/L、硼酸75 g/L、氯化铵60g/L组成，其各溶液的体积比为硫酸镍：硼酸：氯化铵=1:1:1；镀液pH为3。电镀时电流密度为30 mA/cm2，电镀时间为2 min，使钎焊面附着一层5 um厚的镍层；
超声波清洗后进行钎焊，钎焊工艺为：升温速率为20℃/min，分别在500℃和900℃时保温30 min，钎焊温度为1100℃，钎焊30 min，然后随炉冷却；
钎焊完成后，对得到的钎焊接头进行性能测试：
（1）进行拉伸测试：得到该试样的拉伸强度为418.3 MPa；
（2）测量钎料与母材的润湿角：得到在此实验参数条件下，钎料BNi-2与母材的润湿角接近0o；
（3）测量了焊接接头的维氏硬度：该钎焊接头等温凝固区的硬度为289 HV，扩散影响区的硬度为321 HV。
实施例3
把母材切割成30mm×30mm×4mm的板材，用400#、800#、1200#、2000#的砂纸进行打磨板材表面，打磨后放在丙酮溶液中用超声波清洗；
对钎焊面进行电镀处理，电镀液由硫酸镍660 g/L、硼酸75g/L、氯化铵75 g/L组成，其各溶液的体积比为硫酸镍：硼酸：氯化铵=1:1:1；镀液pH为3.2。电镀时电流密度为30 mA/cm2，电镀时间为4 min，使钎焊面附着一层10 um厚的镍层；
超声波清洗后进行钎焊，钎焊工艺为：升温速率为20℃/min，分别在500℃和900℃时保温30 min，钎焊温度为1100℃，钎焊30 min，然后随炉冷却；
钎焊完成后，对得到的钎焊接头进行性能测试：
（1）进行拉伸测试：得到该试样的拉伸强度为437.2 MPa；
（2）测量钎料与母材的润湿角：得到在此实验参数条件下，钎料BNi-2与母材的润湿角接近0o；
（3）测量了焊接接头的维氏硬度：该钎焊接头等温凝固区的硬度为285 HV，扩散影响区的硬度为309 HV。
实施例4
把母材切割成30 mm×30 mm×4 mm的板材，用400#、800#、1200#、2000#的砂纸进行打磨板材表面，打磨后放在丙酮溶液中用超声波清洗；
对钎焊面进行电镀处理，电镀液由硫酸镍690 g/L、硼酸84g/L、氯化铵81 g/L组成，其各溶液的体积比为硫酸镍：硼酸：氯化铵=1:1:1；镀液pH为3.4。电镀时电流密度为30 mA/cm2，电镀时间为6 min，使钎焊面附着一层15 um厚的镍层；
超声波清洗后进行钎焊，钎焊工艺为：升温速率为20℃/min，分别在500℃和900℃时保温30 min，钎焊温度为1100℃，钎焊30 min，然后随炉冷却；
钎焊完成后，对得到的钎焊接头进行性能测试：
（1）进行拉伸测试：得到该试样的拉伸强度为401.3 MPa；
（2）测量钎料与母材的润湿角：得到在此实验参数条件下，钎料BNi-2与母材的润湿角接近0o；
（3）测量了焊接接头的维氏硬度：该钎焊接头等温凝固区的硬度为290 HV，扩散影响区的硬度为299 HV。
实施例5
把母材切割成30 mm×30 mm×4 mm的板材，用400#、800#、1200#、2000#的砂纸进行打磨板材表面，打磨后放在丙酮溶液中用超声波清洗；
对钎焊面进行电镀处理，电镀液由硫酸镍750 g/L、硼酸105g/L、氯化铵90 g/L组成，其各溶液的体积比为硫酸镍：硼酸：氯化铵=1:1:1；镀液pH为4。电镀时电流密度为30 mA/cm2，电镀时间为8 min，使钎焊面附着一层20 um厚的镍层；
超声波清洗后进行钎焊，钎焊工艺为：升温速率为20℃/min，分别在500℃和900℃时保温30 min，钎焊温度为1100℃，钎焊30 min，然后随炉冷却；
钎焊完成后，对得到的钎焊接头进行性能测试：
（1）进行拉伸测试：得到该试样的拉伸强度为321.8 MPa；
（2）测量钎料与母材的润湿角：得到在此实验参数条件下，钎料BNi-2与母材的润湿角接近0o；
（3）测量了焊接接头的维氏硬度：该钎焊接头等温凝固区的硬度为288 HV，扩散影响区的硬度为300 HV。
原因分析
（1）拉伸强度改变的原因：这是因为中间加了镀镍层，钎料中的元素在镍中的溶解度较大，当钎料中的元素与母材发生相互扩散时，元素要通过镀的镍层，镍层会溶解一部分B、Si等元素，使扩散到母材的总量减少，减少了脆性相的生成，提高了强度；如果镍层太薄，溶解的元素有限，提高效果不太明显；当镍层太厚时，母材与钎料的相互扩散困难，不利于接头连接，也使焊缝间隙增大，降低拉伸强度；
（2）润湿性改变的原因：这是因为纯镍跟镍的合金相比，钎料中的元素更容易与镍发生相互作用，因此钎料和纯镍更容易相互溶解，润湿角也就相应的减少，因此其润湿性能越好，液态钎料流动性越大，使钎料能填满钎焊间隙，减少孔洞和气孔的生成；
（3）维氏硬度改变的原因：这是因为镍层溶解了B、Si等元素，镍层中的镍扩散到母材和等温凝固区，增加了扩散区对其他元素的溶解度，降低了扩散区脆性相的生成；
综上所述，镀镍层为10 um时，钎焊接头的综合性能最好。

Claims (7)

1.一种提高钎焊焊接接头性能的表面处理方法，其特征在于，有以下步骤：
1）切片：将材料切割成矩形板材；
2）打磨清洗：打磨，然后放入丙酮溶液中清洗；
3）钎焊面表面处理：电镀，在钎焊面分别覆盖有镍层；
4）钎焊：升温速率为20℃/min， 500℃、900℃时各保温30 min，温度1100℃钎焊30min，随炉冷却，真空度＜10-5，得到焊接试样。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）所述的电镀，其电镀液由硫酸镍600～750 g/L、硼酸75～105 g/L、氯化铵60～90g/L组成，镀液pH为3～4。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述电镀液各溶液的体积比为硫酸镍：硼酸：氯化铵=1:1:1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）所述采用恒电流法进行电镀，电流密度为30 mA/cm2，镀液温度为50～60 ℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）所述镍层为5～20 um。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤3）所述镍层为5 um或10 um或15 um或20 um。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）所述镍层为10 um。
CN201810233413.2A 2018-03-21 2018-03-21 一种提高钎焊焊接接头性能的表面处理方法 Pending CN108356376A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810233413.2A CN108356376A (zh) 2018-03-21 2018-03-21 一种提高钎焊焊接接头性能的表面处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810233413.2A CN108356376A (zh) 2018-03-21 2018-03-21 一种提高钎焊焊接接头性能的表面处理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108356376A true CN108356376A (zh) 2018-08-03

Family

ID=63000623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810233413.2A Pending CN108356376A (zh) 2018-03-21 2018-03-21 一种提高钎焊焊接接头性能的表面处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108356376A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112809116A (zh) * 2021-02-22 2021-05-18 中建材中研益科技有限公司 一种水泥燃烧器旋流叶片的焊接方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85105468A (zh) * 1985-07-18 1987-01-14 交通部公路科学研究所 难焊金属的预刷镀钎焊法
CN101596632A (zh) * 2009-07-03 2009-12-09 西安交通大学 一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法
CN102922154A (zh) * 2012-11-29 2013-02-13 西安科技大学 一种硬质合金与合金钢的钎焊/扩散焊复合焊接方法
CN203003298U (zh) * 2012-12-21 2013-06-19 品川精密电镀（大连）有限公司 一种焊接结构
US20170252870A1 (en) * 2016-03-07 2017-09-07 General Electric Company Brazing tape or preform for microchannels in a thermal barrier coating
CN107262862A (zh) * 2017-06-22 2017-10-20 北京科技大学 一种镀镍‑锌复合镀层的钢/铝钎焊方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85105468A (zh) * 1985-07-18 1987-01-14 交通部公路科学研究所 难焊金属的预刷镀钎焊法
CN101596632A (zh) * 2009-07-03 2009-12-09 西安交通大学 一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法
CN102922154A (zh) * 2012-11-29 2013-02-13 西安科技大学 一种硬质合金与合金钢的钎焊/扩散焊复合焊接方法
CN203003298U (zh) * 2012-12-21 2013-06-19 品川精密电镀（大连）有限公司 一种焊接结构
US20170252870A1 (en) * 2016-03-07 2017-09-07 General Electric Company Brazing tape or preform for microchannels in a thermal barrier coating
CN107262862A (zh) * 2017-06-22 2017-10-20 北京科技大学 一种镀镍‑锌复合镀层的钢/铝钎焊方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112809116A (zh) * 2021-02-22 2021-05-18 中建材中研益科技有限公司 一种水泥燃烧器旋流叶片的焊接方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103624418B (zh) 一种低银铜基钎料及其制备方法
CN103752972B (zh) 使用Ti-Cu-Ni-Zr钎料钎焊钛合金薄壁零件的方法
CN103862147B (zh) 钼铜合金与镍基高温合金的填丝脉冲钨极氩弧焊工艺
TW200925319A (en) Tin-plated material for electronic part
CN109128575B (zh) 一种镍基片状中间层合金及其焊接方法
CN109128583B (zh) 一种用于真空钎焊高氮钢的钎料及其制备方法
CN113478040A (zh) 一种改善石墨/铜异种材料接头性能的活性钎焊方法
CN111940874A (zh) 一种基于铜-镍复合中间层的钛合金与钢异种金属钨极氩弧熔焊工艺
CN105127534B (zh) 一种钨基粉末合金模具钎焊连接方法
CN113941798A (zh) 高温结构材料用镍基合金钎焊材料及其应用
CN108356376A (zh) 一种提高钎焊焊接接头性能的表面处理方法
CN108637481A (zh) 提高钎焊接头性能的激光表面处理方法
CN104870690B (zh) 用于钛钎焊的耐腐蚀组合物、涂层应用和应用方法
CN102642099A (zh) 一种用于铝铜软钎焊的Sn-Zn基无铅钎料合金及其制备方法
CN112338316B (zh) 一种高强韧铜铝接头的钎焊工艺
CN109759665A (zh) 一种具有三维网状分布的TiB晶须增强的陶瓷/金属接头制备方法
CN111318778A (zh) 一种实现钛合金和高温合金钎焊接头韧化的分步钎焊方法
CN114378477B (zh) 混合粉末钎料及其制备方法、焊接中间层和焊接方法
CN113770485B (zh) 一种基于电镀镍中间层的铜-钢复合结构的制备方法
CN112222552B (zh) 一种伽马电极丝及其制备方法
CN114473289A (zh) 一种AgCu基钎料及其钎焊连接金刚石和铜的方法
JP2018144082A (ja) はんだ合金およびそれを用いた接合構造体
CN113319418A (zh) 一种钼铼合金无中间层扩散连接方法
KR101576505B1 (ko) 습식 도금법을 이용한 강과 타이타늄계 합금의 브레이징 접합 방법
CN112621020A (zh) 一种镍基药芯钎料、制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180803

RJ01 Rejection of invention patent application after publication