铜与钛的焊接

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第626页（1549字）

(一)铜与钛的焊接性

铜与钛的互熔性有限，具有很大的形成金属间化合物和共晶体的倾向，使接头性能不能满足要求。铜与钛对氧的亲和力很大，常温和高温下极易氧化。高温液体状态下，吸收氢、氮、氧的能力很强，在熔合线处有形成氢气孔的倾向。另外，铜与钛焊接时，靠铜一侧的熔合区及焊缝金属热裂纹敏感性较大。

(二)铜与钛的氩弧焊

钛与铜的氩弧焊过程中，严格控制和避免两金属间形成金属间化合物，是获得优良接头的关键。具有单相β的钛合金(TA1)能够直接与铜进行氩弧焊接，施焊过程中，氩弧焊电弧不能指向TA1合金，应离开TA1合金一定距离，而直接指向铜的一侧。这种焊接接头的塑性不高，它只可以用在不太重要的部件上。

要想提高钛与铜接头的质量，就必须采取加中间层的办法来避免出现金属间化合物，以获得良好塑性的接头。

采用氩弧焊方法焊接α+β钛合金TC2与铬青铜QCr0．5时，用1．1mm的铌做中间过渡层，选用表2－6－46所列的焊接工艺参数，并对焊接区加强保护，焊接接头质量良好。

表2－6－46 TC2+QCr0．5氩弧焊工艺参数^［3］

(三)铜与钛的扩散焊

铜与钛的扩散焊接有直接扩散焊接和加入中间过渡层的扩散焊接方法，前者接头强度低，后者强度高，并有一定塑性。钛与铜之间不加任何中间金属直接扩散焊时，为了避免和减少合金间化合物的生成，焊接过程只能在短时间内完成。TA2与铜的直接扩散焊的工艺参数是：焊接温度为850℃，焊接时间为10min，焊接压力为4．9MPa，真空度为133．322×10^－4Pa。此温度虽略低于产生共晶体的温度，但这种接头的强度并不高，低于铜的强度。

在铜(T2)与钛(TC2)中间加入过渡金属层钼和铌，来阻止被焊金属间作用，使被焊金属间既不产生低熔点共晶，也不产生脆性的化合物相，焊接接头的质量会得到很大的提高。如以焊接温度为810±10℃，焊接时间为10min，真空度为133．322×10^－2～5×133．322×10^－4Pa，焊接压力为3．43～4．9MPa，进行过渡层扩散焊，接头力学性能见表2－6－47。

表2－6－47 TC2与T2、QCr0．8扩散焊工艺参数及接头力学性能^［3］

表面清洁度对真空扩散焊的质量影响较大。焊前将铜件用三氯乙烯进行清洗，彻底清除油脂和污染物，然后在10%的H₂SO₄溶液中侵蚀1min，再用蒸馏水洗涤，随后进行退火处理，退火温度为820～830℃，时间为10min。钛母材用三氯乙烯清洗后，在2%HF+50%HNO₃的水溶液中，用超声波振动侵蚀4min，以便清除氧化膜，然后再用水和酒精清洗干净。

(四)铜与钛的钎焊

钎焊时采用的钎料多是银钎料(如料308)，当银钎料含72%Ag时，其熔点为779℃。在钎料熔化过程中，钛与铜都将向熔化的钎料液体中溶解，并在钎料液体中形成铜与钛间的化合物相。为了避免产生金属间化合物，必须严格控制温度和时间参数，要尽量缩短焊接时间。