工業加工制造中,常遇到不銹鋼與銅進行焊接的需求,尤其是在機械、化工、冶金、航空航天、核工業等制造業,銅/不銹鋼的復合金屬結構十分常見。這種復合結構不僅出于節約銅和顯著降低成本的目的,最重要的是復合結構和以充分結合銅和不銹鋼的物理屬性,在不同的結構部位得到不同的性能需要。銅的導熱性極好,是僅次于貴金屬銀的金屬導熱材料,但是銅的耐腐蝕性能較差。不銹鋼的耐腐蝕性能很好,導熱很差,其導熱系數只有銅的1/20。將不銹鋼和銅進行焊接后,可以綜合利用兩者的特點,得到滿足設計需要的結構件產品。
在銅和鋼精密部件的焊接中,真空釬焊是優勢非常明顯的工藝方法。因為這種方法工件受熱均勻,變形小,焊接后尺寸精度高;而且焊接產品在真空中進行,產品潔凈度高。純銅和不銹鋼的真空釬焊主要采用鎳基焊料或銀基焊料。
1.銅/不銹鋼的鎳基釬焊
常用BNi-2釬料進行焊接,焊接前工件需要清理裝配好,放入真空爐內。根據工件的尺寸及裝爐量等綜合評估工藝,加熱至1000-1050℃,保溫5-30分鐘。由于所需的焊接溫度比較高,已經接近銅的熔點,這將導致銅的揮發污染爐體。因此需要在加熱到800℃以上是,沖入氮氣或氬氣等非氧化性氣體進行分壓,以減少銅的揮發。
用鎳基釬料,可以或者成型良好,密封優異的焊接接頭。然而由于焊接溫度較高,銅的晶粒長大嚴重,材料軟化厲害,因此在某些情況下需要降低焊接溫度,以控制銅的嚴重退火現象。
2.銅/不銹鋼的銀基釬焊
常用BAg72Cu(Ni/Ti)等釬料進行焊接,焊接前工件需要清理裝配好,放入真空爐內。根據工件的尺寸及裝爐量等綜合評估工藝,加熱至800-820℃,保溫5-30分鐘。該工藝焊接溫度低,銅的軟化不是非常嚴重。并且焊縫主要是銀基固溶體組織,焊縫韌性非常好,這種釬焊接頭非常適合高低溫沖擊的場合使用。