CN111515515A - 钼基高温合金蜂窝结构的真空扩散焊连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钼基高温合金蜂窝结构的真空扩散焊连接方法，包括：生成电镀液；使用纯镍板作为阳极材料，钼基高温合金零件为阴极材料，使用电镀液在50℃的恒温水浴槽中进行电镀；装配钼基高温合金零件；装配后装入真空钎焊炉中，并对钼基高温合金零件加压至第一压力开始抽真空，直至真空度≤1×10‑4Pa；将真空钎焊炉加热至第一温度，对钼基高温合金零件加压至第二压力；在压力保持在第二压力时，将真空钎焊炉加热至第二温度；保温预设时长；保温结束后停止对真空钎焊炉加热，随炉冷却至600℃，将压力按1MPa/min的减压速率减至0MPa，钼基高温合金零件空冷至20℃。可以有效减少焊缝内气孔、裂纹和未焊合缺陷，而获得合格的焊缝。

Description

钼基高温合金蜂窝结构的真空扩散焊连接方法
技术领域
本发明涉及焊接方法，尤其是一种钼基高温合金蜂窝结构的真空扩散焊连接方法。
背景技术
为了航空部件高温使用性能的需要，在钼Mo中加入少量的钛Ti和锆Zr而制成的TZM合金与纯钼相比具有弹性模量好、蒸气压低、抗蚀性强以及高温力学性能良好等特点。
但是在焊接一种TZM合金蜂窝结构的零件过程中，由于结构的限制经常出现裂纹、气孔和未焊合等缺陷等焊缝质量不合格情况，而导致TZM合金蜂窝结构零件报废。
发明内容
本发明提供一种钼基高温合金蜂窝结构的真空扩散焊连接方法，可以有效减少焊缝内气孔、裂纹和未焊合缺陷，而获得合格的焊缝。
本发明提供一种钼基高温合金蜂窝结构的真空扩散焊连接方法，包括：
根据钼基高温合金零件的材料配比，生成所述零件对应的电镀液；
使用纯镍板作为阳极材料，钼基高温合金零件为阴极材料，使用所述电镀液在50℃的恒温水浴槽中进行电镀；
电镀完成后用酒精清理钼基高温合金零件表面脏物，将钼基高温合金零件进行装配；
将装配后的钼基高温合金零件装入真空钎焊炉中，并对钼基高温合金零件加压至第一压力开始抽真空，直至真空度≤1×10-4Pa；
将真空钎焊炉加热至第一温度，对钼基高温合金零件加压至第二压力；在压力保持在第二压力时，将真空钎焊炉加热至第二温度；保温预设时长；
保温结束后停止对真空钎焊炉加热，随炉冷却至600℃，将压力按1MPa/min的减压速率减至0MPa，钼基高温合金零件空冷至20℃。
可选的，所述钼基高温合金零件为TZM合金时，所述根据钼基高温合金零件的材料配比，生成所述零件对应的电镀液，包括：
采用350g/L的氨基磺酸镍为主盐，30g/L的氯化镍为副盐，同时加入40g/L的硼酸，生成PH值为4.8-5.0的电镀液。
可选的，所述焊连接方法还包括：
在电镀过程中进行磁力搅拌，磁力搅拌器的速度为10r/s，电镀的电流的密度为0.1mA/mm2，电镀试件5min。
可选的，所述将真空钎焊炉加热至第一温度，对钼基高温合金零件加压至第二压力，包括：
以25℃/min的加热速率加热真空钎焊炉至800℃，到达800℃后将压力按0.2MPa/min加压速率加压至3MPa，在此过程中真空钎焊炉保持800℃。
可选的，所述在压力保持在第二压力时，将真空钎焊炉加热至第二温度，包括：
在加压至3MPa时，以10℃/min的加热速率将真空钎焊炉加热至1200℃，保温30min，在此过程中保持3MPa的压力。
可选的，装配后焊缝处间隙在0.005-0.01mm范围内。
可选的，钼基高温合金零件空冷至20℃之后，所述焊连接方法还包括：
对钼基高温合金零件的焊缝区进行X光探伤检验，钼基高温合金零件的焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合，最大气孔直径≤0.2mm，缺陷总面积比例≤5％。
可选的，所述根据钼基高温合金零件的材料配比，生成所述零件对应的电镀液之前，所述焊连接方法还包括：
对钼基高温合金零件进行机械抛光去除表面氧化物；
采用超声波清洗钼基高温合金零件，去除钼基高温合金零件表面油污。
本发明提供的钼基高温合金蜂窝结构的真空扩散焊连接方法，采用在蜂窝结构零件表面电镀镍的方法来解决真空扩散焊接过程中出现的未焊合的问题。通过调整合理的焊接参数进行真空扩散焊接，控制焊接裂纹和气孔的产生，有效解决了焊缝裂纹的产生和焊缝气孔超标、未焊合等问题，焊后零件X光检验合格率可达到90％以上。
附图说明
图1为本发明提供的钼基高温合金蜂窝结构的真空扩散焊连接方法的流程示意图。
具体实施方式
图1为本发明提供的钼基高温合金蜂窝结构的真空扩散焊连接方法的流程示意图。参照图1，本发明提供的钼基高温合金蜂窝结构的真空扩散焊连接方法，包括：
1.采用800目砂纸进行机械抛光去除表面氧化物；
2.超声波清洗待焊零件，去除待焊表面油污等脏物；
3.采用氨基磺酸镍(350g/L)为主盐，氯化镍(30g/L)为副盐，同时加入硼酸(40g/L)调节电镀液的PH值为4.8-5.0；
4.使用纯镍板作为阳极材料，待焊零件为阴极材料，使用上步所制的电镀液在50℃的恒温水浴槽中进行电镀，在电镀过程中进行磁力搅拌，磁力搅拌器的速度为10r/s，电镀的电流的密度为0.1mA/mm2，电镀试件5min；
5.电镀完成后用酒精清理表面脏物，将零件进行装配，装配后焊缝处间隙(0.005-0.01)mm；
6.将零件装入真空钎焊炉中，并加压至1MPa开始抽真空，直至真空度≤1×10-4Pa；
7.达到真空度之后，以25℃/min的加热速率加热至800℃，到达800℃后将压力按0.2MPa/min加压速率加压至3MPa，在此过程中保持800℃；
8.加压至3MPa，以10℃/min的加热速率加热至1200℃，保温30min，在此过程中保持3MPa的压力；
9.保温结束后停止加热，随炉冷却至600℃，将压力按1MPa/min的减压速率减至0MPa，零件空冷至20℃；
10.对焊缝区进行X光探伤检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合，最大气孔直径≤0.2mm，缺陷总面积比例≤5％。
示例性的，某蜂窝散热器采用TZM合金加工制造，并采用真空扩散焊工艺焊接而成，焊后对焊缝进行X光探伤检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合。最大气孔直径≤0.2mm，缺陷总面积比例≤5％。其具体的实施方式如下：
1.采用800目砂纸进行机械抛光去除表面氧化物；
2.超声波清洗待焊零件，去除待焊表面油污等脏物；
3.将50um的Ni箔放入零件待焊处，装配后焊缝处间隙(0.005-0.01)mm；
4.将零件装入真空钎焊炉中，并加压至2MPa开始抽真空，直至真空度≤1×10-4Pa；
5.达到真空度之后，以25℃/min的加热速率加热至900℃，到达900℃后将压力按0.3MPa/min加压速率加压至5MPa，在此过程中保持900℃；
6.加压至5MPa,以10℃/min的加热速率加热至1100℃，保温30min，在此过程中保持5MPa的压力；
7.保温结束后停止加热，随炉冷却至600℃，将压力按1MPa/min的减压速率减至0MPa，零件空冷至20℃。
8.对焊缝区进行X光探伤检验，整个焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合，在25mm长焊缝上，最大气孔直径≤0.2mm，缺陷总面积≤1.34mm2。

Claims (8)

1.一种钼基高温合金蜂窝结构的真空扩散焊连接方法，其特征在于，包括：
根据钼基高温合金零件的材料配比，生成所述零件对应的电镀液；
使用纯镍板作为阳极材料，钼基高温合金零件为阴极材料，使用所述电镀液在50℃的恒温水浴槽中进行电镀；
电镀完成后用酒精清理钼基高温合金零件表面脏物，将钼基高温合金零件进行装配；
将装配后的钼基高温合金零件装入真空钎焊炉中，并对钼基高温合金零件加压至第一压力开始抽真空，直至真空度≤1×10-4Pa；
将真空钎焊炉加热至第一温度，对钼基高温合金零件加压至第二压力；在压力保持在第二压力时，将真空钎焊炉加热至第二温度；保温预设时长；
保温结束后停止对真空钎焊炉加热，随炉冷却至600℃，将压力按1MPa/min的减压速率减至0MPa，钼基高温合金零件空冷至20℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钼基高温合金零件为TZM合金时，所述根据钼基高温合金零件的材料配比，生成所述零件对应的电镀液，包括：
采用350g/L的氨基磺酸镍为主盐，30g/L的氯化镍为副盐，同时加入40g/L的硼酸，生成PH值为4.8-5.0的电镀液。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在电镀过程中进行磁力搅拌，磁力搅拌器的速度为10r/s，电镀的电流的密度为0.1mA/mm2，电镀试件5min。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将真空钎焊炉加热至第一温度，对钼基高温合金零件加压至第二压力，包括：
以25℃/min的加热速率加热真空钎焊炉至800℃，到达800℃后将压力按0.2MPa/min加压速率加压至3MPa，在此过程中真空钎焊炉保持800℃。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在压力保持在第二压力时，将真空钎焊炉加热至第二温度，包括：
在加压至3MPa时，以10℃/min的加热速率将真空钎焊炉加热至1200℃，保温30min，在此过程中保持3MPa的压力。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，装配后焊缝处间隙在0.005-0.01mm范围内。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，钼基高温合金零件空冷至20℃之后，所述方法还包括：
对钼基高温合金零件的焊缝区进行X光探伤检验，钼基高温合金零件的焊缝内部不允许有裂纹、未焊透、未熔合，最大气孔直径≤0.2mm，缺陷总面积比例≤5％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据钼基高温合金零件的材料配比，生成所述零件对应的电镀液之前，所述方法还包括：
对钼基高温合金零件进行机械抛光去除表面氧化物；
采用超声波清洗钼基高温合金零件，去除钼基高温合金零件表面油污。
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