基于脉冲电流加热的钼铜合金热沉超声辅助扩散连接制造方法及扩散焊接装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114654069A(43)申请公布日2022.06.24(21)申请号202210080560.7(22)申请日2022.01.24(71)申请人南京瑞为新材料科技有限公司地址211100江苏省南京市六合区雄州街道王桥路59号(72)发明人王长瑞(74)专利代理机构南京泰普专利代理事务所(普通合伙)32360专利代理师张帆(51)Int.Cl.B23K20/02(2006.01)B23K20/10(2006.01)B23K20/24(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称基于脉冲电流加热的钼铜合金热沉超声辅助扩散连接制造方法及扩散焊接装置(57)摘要本发明提供一种基于脉冲电流加热的钼铜合金热沉超声辅助扩散连接制造方法及扩散焊接装置，步骤如下：对钼铜合金以及铜的待焊面进行清洁并干燥；将铜片置于脉冲电流等离子扩散焊炉下电极块上表面上，钼铜合金片置于铜片上；利用脉冲电流等离子扩散焊炉的上下压头对材料施加预压力；抽真空至扩散焊炉内气压低于预定值，启动脉冲电流发生器，加热至扩散焊接温度；对板材施加预定轴向压力并焊接；关闭超声波发生器，对板材施加轴向脉冲压力；焊接结束后，关闭脉冲电流发生器，卸除轴向压力。在超声辅助焊接后采用脉冲加压焊接可以避免板材晶粒的异常长大，有效地破碎在接头间形成的金属间化合物，降低其对接头的有害作用，提高接头结合强度。CN114654069ACN114654069A权利要求书1/2页1.基于脉冲电流加热的钼铜合金热沉超声辅助扩散连接制造方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：对钼铜合金以及铜的待焊面进行清洁并干燥；步骤2：将铜片置于脉冲电流等离子扩散焊炉下电极块上表面上，钼铜合金片置于铜片上，进行扩散焊接实验；步骤3：利用脉冲电流等离子扩散焊炉的上下压头对材料施加2MPa的预压力，关闭炉门；步骤4：抽真空至扩散焊炉内气压低于1×10‑3Pa，启动脉冲电流发生器，进行加热，以20℃/min的升温速率升温至扩散焊接温度；步骤5：对板材施加预定轴向压力并焊接；步骤6：关闭超声波发生器，对板材施加轴向脉冲压力，脉冲频率为0.1Hz，脉冲次数为20~40次；步骤7：焊接结束后，关闭脉冲电流发生器，卸除轴向压力，随炉冷却至100℃以下，停止抽真空，取出连接件。2.根据权利要求1所述的超声辅助扩散连接制造方法，其特征在于，所述步骤1进一步包括：将钼铜合金以及铜的待焊面依次进行砂纸打磨、碱洗、酸洗，并在酒精溶液中超声波清洗10min以去除表面杂质、油污、氧化膜，然后在干燥炉中干燥备用。3.根据权利要求1所述的超声辅助扩散连接制造方法，其特征在于，所述步骤2中脉冲电流等离子扩散焊炉上、下电极材料均为石墨。4.根据权利要求1所述的超声辅助扩散连接制造方法，其特征在于，所述步骤5中，施加的脉冲压力由液压驱动装置产生，脉冲压力大小由置于上压头和压块之间的压力传感器实时测量获得；所述脉冲加压的压力值为5~20Mpa。5.根据权利要求1所述的超声辅助扩散连接制造方法，其特征在于，所述步骤4中待焊件温度由红外温度传感器实时测量，焊接温度为760~850℃。6.根据权利要求1所述的超声辅助扩散连接制造方法，其特征在于，步骤5进一步包括：对板材施加5MPa的轴向压力，启动超声波发生器，超声功率为800W，振幅为5μm，频率为20~30kHz，在5MPa的恒定轴向压力下进行超声辅助焊接。7.根据权利要求6所述的超声辅助扩散连接制造方法，其特征在于，所述步骤5中，超声辅助焊接时间为3min。8.扩散焊接装置，用于实现权利要求1至7中任一项所述的超声辅助扩散连接制造方法，其特征在于，包括：超声发生装置及传导系统，用于施加超声辅助；液压系统，用于施加轴向扩散连接压力；脉冲电场发生装置及传导系统，用于施加脉冲电流加热。9.根据权利要求8所述的扩散焊接装置，其特征在于，所述超声发生装置及传导系统包括：超声波发生器、换能器，位于炉体外；变幅杆，穿过炉体；超声传递杆，位于炉体内；2CN114654069A权利要求书2/2页所述超声波发生器与换能器相连，所述超声传递杆与待扩散连接板材钼铜合金板上表面紧密接触，钼铜合金板在超声发生装置及传导系统的共同作用下做横向移动；所述液压系统包括：液压装置，通过液压油路与液压缸连接；活塞，位于所述液压缸内，通过液压油的压力作用压紧在上压头上；所述上压头压紧在压力传感器上，所述压力传感器压紧在压块上，所述上压头对钼铜合金板及铜板施加的恒定轴向压力和脉冲压力由液压系统提供。10.根据权利要求8所述的扩散焊接装置，其特征在于，所述脉冲电场发生装置及传导系统包括：上电极块、脉冲电流发生器、导线、下电极块；所述脉冲电流发生器的正负极通过导线分别与上电极