[发明专利]铜基非晶合金与商用金属合金的激光焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及铜基非晶合金的焊接技术领域，特别是涉及铜基非晶合金与商用金属合金的激光焊接方法。

背景技术

非晶合金因具有强度、硬度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性、软磁性和超导性等方面的优良特性，其在电子、机械、化工等领域都得到了广泛应用。铜基非晶合金是非晶合金中的一种，但由于铜基非晶合金存在难加工、难焊接的缺点，从而大大限制了其应用范围。因此，铜基非晶合金的焊接成为非晶合金应用拓展的一个技术难点。

现有技术中，应用较广泛的是锆基非晶合金，但锆基非晶合金的焊接仅局限于锆基非晶合金之间的焊接，对于锆基非晶合金材料与异种材料，尤其与结晶金属的焊接难以实现。CN1386605A中公开的一种锆基非晶块体材料的电阻焊接方法，CN101987396A中公开的一种锆基块体非晶合金的激光焊接方法，均仅限于非晶材料之间的焊接。另外，CN102430862A中公开的一种非晶基材的激光焊接方法，其具体公开了非晶合金之间或非晶合金与不锈钢之间的焊接，虽然其公开了非晶合金与不锈钢之间的焊接，但是，其焊接条件的参数选择非常局限。

现有技术中，铜基非晶合金之间的焊接也难以实现，而且，业界普遍认为铜基非晶合金与结晶金属的焊接不可能实现。在实际应用中，铜基非晶合金与结晶金属之间的连接主要采用黏合剂连接。但是，有些产品需要较强的连接强度，采用粘合剂连接就不能满足这些产品的连接强度。另外，由于铜基非晶合金材料上很难实现攻牙工艺，使得铜基非晶合金产品上难以实现螺栓、螺母的构造，而且，如果采用粘合剂将螺栓、螺母粘合连接于铜基非晶产品上，其连接强度并不能满足生产的需要。因此，亟需解决铜基非晶合金与结晶合金之间的焊接难题，才能扩大铜基非晶合金材料的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处而提供铜基非晶合金与商用金属合金的激光焊接方法。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

提供铜基非晶合金与商用金属合金的激光焊接方法，包括待焊基材铜基非晶合金和焊接件商用金属合金，在惰性气氛保护下采用脉冲激光或连续波激光使所述商用金属合金和所述铜基非晶合金分别达到各自的熔点以上以形成熔融态进行接合；

焊接条件的选择原则：以TTT图为基准，根据铜基非晶合金的厚度来选择焊接条件，以使得铜基非晶合金与商用金属合金在不发生晶化反应的状况下完成焊接；所述商用金属合金含有所述铜基非晶合金所含元素中的一种元素或两种元素。

所述商用金属合金为铜合金、钛合金、锆合金、镍合金、铜铍合金、铜镍合金、铜铝合金、铜钛合金、镍锆合金、铜锡合金或不锈钢中的任意一种。

焊接方式为：在所述铜基非晶合金铸造或加工出突起结构，并在所述商用金属合金加工出孔，所述孔套设于所述突起结构或设置于所述突起结构的上方，然后采用激光使所述孔和所述突起结构均达到熔融态进行接合。

所述孔的孔壁具有粗糙度。

所述突起结构的横截面直径小于或等于所述孔的直径，所述孔套设于所述突起结构使得所述突起结构与所述孔之间形成间隙或所述突起结构与所述孔触接。

所述间隙的宽度为0~0.1mm。

所述突起结构的横截面直径大于所述孔的直径，所述孔设置于所述突起结构的上方；所述孔的孔壁与所述突起结构的柱壁之间的横向间距为0.01mm~0.05mm。

所述焊接条件包括激光形式、激光功率、焊接速度和惰性气氛保护气体种类及压力。

所述铜基非晶合金的厚度为0.1mm~20mm的情况下，所述激光形式为脉冲激光或连续波激光，所述激光功率为0.1KW~8KW，所述焊接速度为大于1mm/s，所述惰性气氛保护气体压力为0.1~5MPa。

所述惰性气氛为惰性气体或氮气。

其中，本发明所述的TTT图是指温度时间转变图，本发明所述的TTT图如附图7所示。当加热曲线达到Tm（熔点）以上后进行冷却，并且加热曲线和冷却曲线均不可碰触到晶化区域6。其中，在焊接过程中，只要不碰触到晶化区域6，即锆基非晶合金与商用金属合金不发生晶化反应的状况下完成焊接，即在不晶化区域7中选择焊接参数均可，多种焊接参数均能达到最佳的焊接强度。

本发明的有益效果：

（1）本发明提供的铜基非晶合金与商用金属合金的激光焊接方法，能够实现铜基非晶合金与商用金属合金之间的焊接，即实现铜基非晶合金与结晶合金之间的焊接，并使得铜基非晶合金与商用金属合金焊接的强度高。