[发明专利]一种铜与锌基合金的低温真空扩散连接方法

说明书

本发明提供一种铜与锌基合金的真空扩散连接方法，包括：将铜材和锌基合金的待连接面贴合在一起，形成接触面；在10^‑3～10^‑4Pa真空中加热至设定温度；在不足以引起塑性变形的压力和设定温度下，使所述接触面在固相状态促使元素扩散而达到连接。形成的铜与锌基合金扩散焊接头界面结合稳定、元素扩散均匀、性能可靠，可满足工程领域对铜锌异种接头的使用要求。本发明涉及的铜与锌基合金的低温真空扩散连接方法，工艺过程稳定、生产效率高，可实现一炉多件的批量化生产，利于在生产实际中进行推广应用。采用本发明提出的工艺方法，可实现铜与锌基合金界面良好的扩散结合，接头焊合率可达100％。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种铜与锌基合金的低温真空扩散连接方法。

背景技术

铜及铜合金具有良好的导热性、导电性、延展性以及抗蚀性，在热交换器以及电工器材等领域具有重要应用。锌基合金铸造性能优异，可用于生产形状复杂的零件，但其抗蚀性较差，并且由于时效作用会引起零件的尺寸变化。将铜与锌基合金进行连接，可形成铜-锌复合构件，充分发挥两者优势互补的特性，实现结构和功能上的特殊要求。

对铜与锌基合金进行熔焊时，接头处易于生成大量的铜锌金属间化合物，如CuZn，Cu₅Zn₈，CuZn₃等，工艺焊接性难以实现；而且这些脆性金属间化合物极易造成接头裂纹萌生及断裂，不能满足使用性能要求。

真空扩散连接能够在固相条件下实现同种或异种金属的连接，通过控制温度、保温时间和压力，不形成或形成非连续分布的少量金属间化合物，对接头组织与性能影响较小，可以实现优质的扩散结合。但实际焊接中，采用真空扩散焊对铜与锌基合金进行连接时，由于锌蒸发严重，易产生气孔，且接头塑性变差，实现良好结合仍有很大的难度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种铜与锌基合金的低温低真空扩散连接方法，在系统试验研究铜与锌基合金真空扩散连接特性的基础上，经过反复试验，发现在325～380℃较低温度下对铜与锌基合金进行连接时，既可以有效避免锌的蒸发，又保证连接材料具有较好成型能力和接头塑性。其原理是在真空条件下，利用温度和压力发生微观塑形流动并利用铜和锌元素的相互扩散，实现铜与锌基合金异种金属的扩散结合。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铜与锌基合金的真空扩散连接方法，包括：

前处理；

将铜材和锌基合金的待连接面贴合在一起，形成接触面；

在真空或保护气氛中加热至设定温度；

在不足以引起塑性变形的压力和设定温度下，使所述接触面在不形成液相状态下产生固态扩散而达到连接；

所述设定温度为325～380℃。

优选的，所述真空条件的真空度为10^-3～10^-4Pa。

优选的，所述不足以引起塑性变形的压力为2～8MPa。

优选的，所述铜材或锌基合金经预处理后，表面光洁度为3～6级。

连接处的成形能力差，对温度要求严格，不易扩散。因此，本发明中进一步将设定温度优选为360～375℃。

优选的，所述前处理步骤为：将铜材或锌基合金进行打磨、清洗、酸洗、烘干处理。

优选的，所述在真空或保护气氛中加热至设定温度的具体步骤为：抽真空10～30min，真空度达到10^-3～10^-4Pa，开启加热程序，升温速度为5～15℃/min，升温至280～310℃后，保温5～10min，继续升温至350～380℃。