[发明专利]一种钼铜合金与不锈钢的真空钎焊钎料及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种钼铜合金与不锈钢的钎焊工艺，特别涉及一种采用非晶态钎料将钼铜合金和不锈钢进行真空钎焊的方法，属于异种材料焊接技术领域。

背景技术

钼铜合金具有较高的导热系数和较低的热膨胀系数及较好的耐热性能，因此有多方面的用途。其高的导热系数作为大功率电子器件和散热器件有较好的前途；其膨胀系数较低可作为封接材料；其好的耐热性能可作为高温构件等。但钼铜合金与不锈钢焊接时，由于两者之间的热膨胀系数和导热能力相差较大，接头处易产生很大的应力，增加裂纹倾向。并且，钼铜合金对气体杂质较敏感，接头处易产生气孔，焊缝组织粗大(200～500μm)，接头快速冷却时，间隙杂质还会在晶界上形成偏析。因此，气体杂质的污染以及焊缝组织粗化是钼铜合金与奥氏体不锈钢焊接面临的主要问题。

目前，在真空或保护气氛中进行焊接是抑制钼铜合金被气体杂质污染较好的途径。如北京真空电子技术研究所采用钼锰金属化钎焊法对Mo-Cu复合材料与Al₂O₃陶瓷进行封接，获得的接头性能符合大功率微波器件真空制管的使用要求；北京科技大学采用Ag-Cu-Ti钎料对Mo-Cu复合材料与AlN陶瓷进行保护气氛钎焊，钎料与母材具有较好的润湿性；山东大学采用钨极氩弧焊方法对钼铜合金与奥氏体不锈钢进行焊接。这些方法可抑制外来气体杂质的污染，获得纯度较高的焊缝组织。但为了获得高致密度的焊接接头，利用非晶态合金钎料熔化温度范围极窄、熔化时间极短、具有良好的瞬间流动性的特点，对钼铜合金与不锈钢进行真空钎焊，可获得致密的高强度接头。专利号为2010105280034的中国专利公开了一种用Cu-Mn-Co系钎料进行钼铜合金与不锈钢的真空钎焊工艺，与非晶态合金钎料相比，Cu-Mn-Co系钎料熔化温度范围较宽，需要的保温时间较长，不利于提高焊接生产效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种钼铜合金与不锈钢的真空钎焊钎料及工艺，该种工艺采用非晶态合金钎料将钼铜合金与奥氏体不锈钢进行真空钎焊连接，不仅避免了其他钎焊工艺中涉及的钼铜合金预镀镍的处理过程，又无需添加钎剂。因此，该钎焊工艺具有操作灵活简单、成本低、便于推广应用等特点，尤其适用于钼铜合金与奥氏体不锈钢的焊接，也可用于钼铜合金与其他低合金钢、耐热钢的焊接。

一种钼铜合金与不锈钢的真空钎焊钎料，其质量百分比组成为：Cr 6.5～7.5％，Si 3.0～5.0％，B 2.7～3.5％，Fe 2.5～3.5％，C≤0.02％，Ni余量。

一种钼铜合金与不锈钢的真空钎焊工艺，包括以下步骤：

(1)将钼铜合金与不锈钢进行表面处理，除去氧化膜和异物；

(2)将厚度为50～80μm的箔片状BNi2非晶态合金钎料置于预处理过的钼铜合金和奥氏体不锈钢待焊表面之间，然后进行装配，控制接头间隙在40～80μm之间，BNi2非晶态合金钎料的质量百分比组成为：Cr 6.5～7.5％，Si 3.0～5.0％，B 2.7～3.5％，Fe 2.5～3.5％，C≤0.02％，Ni余量；

(3)将组装好的钼铜合金与不锈钢轻轻置于真空钎焊炉内的均温区抽真空钎焊。

上述步骤(1)中所述的将钼铜合金与不锈钢进行表面处理步骤为：先将钼铜合金和不锈钢表面采用800#的SiC砂纸磨光，去除表面的氧化膜；然后将钼铜合金与不锈钢件分别放在丙酮中超声清洗20～30min，热风烘干。

上述步骤(3)中所述的抽真空钎焊为将组装好的钼铜合金与不锈钢轻轻置于真空钎焊炉内的均温区，关上真空钎焊炉抽真空，至真空度达到1.33×10^-4～1.33×10^-3Pa时进行加热，然后优选按下列步骤钎焊：

1)使真空炉线性升温，用50min使炉温匀速升到850℃；

2)进行第一阶段保温20min，使工件母材及钎料的放气过程能够充分进行，便于以后高温阶段钎焊炉可维持较高的真空度；

3)第一阶段保温结束后进行快速升温，在20min内将炉温从850℃匀速升到1030℃；

4)当炉温达到1030℃后进行第二阶段保温15min，以便避免过大的热惯性，保证控温精度；

5)当第二阶段保温结束后，在15min内将炉温从1030℃匀速升至1090℃±10℃；

6)当炉温达到1090℃±10℃时，进行第三阶段保温10min，以便保证钎料扩散充分，并兼顾加热区温度的差别；

7)在第三阶段保温结束后，真空钎焊炉停止加热，随炉自然冷却；