本發(fā)明涉及銅合金釬焊材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及到基于接觸反應(yīng)原理進(jìn)行的銅合金之間的接觸反應(yīng)釬焊方法及所用活性連接劑。
背景技術(shù)：
銅及銅合金具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能，可進(jìn)行軟釬焊和其他焊接，但由于銅及銅合金的高熔點(diǎn)和極易氧化性能，致使銅及銅合金的焊接存在以下技術(shù)難點(diǎn)：
(1)高熔點(diǎn)和高導(dǎo)熱性，使銅和銅合金焊接溫度很高，采用常規(guī)焊接工藝參數(shù)時(shí)， 銅材很難熔化，不能很好地熔合；(2)焊接接頭的熱裂傾向大，焊接時(shí)，熔池內(nèi)銅與其中的雜質(zhì)形成低熔點(diǎn)共晶物， 使銅及銅合金具有明顯的熱脆性，產(chǎn)生熱裂紋；(3)銅及銅合金焊接易產(chǎn)生氣孔的缺陷，且比碳鋼嚴(yán)重得多，主要是氫氣孔；(4)焊接接頭性能的變化，晶粒粗化，塑性下降，耐蝕性下降等。目前銅及銅合金焊接主要采用氣焊、惰性氣體保護(hù)焊、埋弧焊、釬焊等方法，但這些焊接方法的焊接溫度均需要達(dá)到銅及銅合金的熔點(diǎn)溫度，在高溫情況下，銅會(huì)軟化，影響銅及銅合金的機(jī)械性能和力學(xué)性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，提供一種銅合金接觸反應(yīng)釬焊方法及所用活性連接劑，其借助接觸反應(yīng)原理，應(yīng)用本發(fā)明的活性連接劑實(shí)現(xiàn)了銅及銅合金之間高可靠、高致密且無釬料、無釬劑的連接。不僅有助于降低銅及銅合金的釬焊溫度，而且能保證基體材料的力學(xué)性能。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種用于銅合金接觸反應(yīng)釬焊的活性連接劑，所述活性連接劑按照質(zhì)量百分比由以下成分組成：78-85%的基體材料、5-12%的活性劑和10%的粘結(jié)劑，其中，基體材料為赤磷粉，活性劑為硼粉。
所述赤磷粉的顆粒度范圍為300um-100um，純度大于99%。
所述粘結(jié)劑為無水酒精或丙酮中的一種。
所述活性連接劑為膏狀或粉狀。
一種銅合金接觸反應(yīng)釬焊方法，包括以下步驟：
步驟一、按照權(quán)利要求1所述的比例稱取赤磷粉、硼粉和粘結(jié)劑，并將稱取的以上成分混合均勻后配制成膏狀或粉狀，備用；
步驟二、將待焊銅合金塊表面清洗干凈，并涂覆步驟一配制的活性連接劑，備用；
步驟三、將經(jīng)步驟二處理的待焊銅合金塊組合成對(duì)接接頭，組合完成后在卡具上固定壓緊，隨后置于釬焊爐真空室中，在焊接壓力為0.085 MPa-0.02MPa、真空度為1.3×10-3Pa的條件下向釬焊爐真空室內(nèi)通入純度為99.999%的高純氬氣，直至爐內(nèi)壓強(qiáng)為4357KPa后依次進(jìn)行加熱、保溫、隨爐冷卻至150℃以下，取出焊接試樣，完成釬焊。
所述步驟二中的涂覆工藝是刷涂或噴涂，涂覆厚度為8-12um。
所述步驟三中加熱溫度為680℃-720℃、保溫時(shí)間為20min-30min。
所述步驟三中，卡具與銅合金塊的接觸面上預(yù)涂覆阻焊劑。
本發(fā)明的有益效果：
1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了銅合金原位合成釬焊接頭，無需釬料、釬劑，所焊接頭致密度高，其抗剪強(qiáng)度達(dá)到銅合金母材強(qiáng)度的80%以上。
2、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了中低溫度下銅合金的焊接，不僅降低了銅及銅合金的焊接溫度，而且保證了基體材料的力學(xué)性能。
3、本發(fā)明釬焊溫度低、母材變形小，焊接精度高，適合于高精度構(gòu)件的連接。
4、本發(fā)明采用B粉作為活性劑。B化學(xué)性質(zhì)比較活潑，可作為活性劑對(duì)銅合金表面進(jìn)行“預(yù)清潔”，達(dá)到去除氧化膜的作用；同時(shí)消耗掉釬焊爐中部分O2，提高真空度。
5、本發(fā)明采用赤P粉涂敷層作為液相產(chǎn)生源。在4357KPa下，在Cu-P共晶溫度區(qū)680℃-720℃溫區(qū)加熱、保溫。利用赤P粉在590℃（4357KPa）下先熔化成液體，及其在銅合金表面晶界優(yōu)先擴(kuò)散（晶間滲透效應(yīng)）所起到的反應(yīng)鋪展作用進(jìn)行“二次去膜”，并利用接頭中隨后形成的Cu-P共晶液相完整地填充釬縫間隙。保溫過程中，P元素向銅合金母材中大量擴(kuò)散，使接頭達(dá)到冶金結(jié)合，冷卻后形成致密釬縫組織，使接頭抗剪強(qiáng)度達(dá)到銅合金母材強(qiáng)度的80%以上。
具體實(shí)施方式
一種用于銅合金接觸反應(yīng)釬焊的活性連接劑，所述活性連接劑按照質(zhì)量百分比由以下成分組成：78-85%的基體材料、5-12%的活性劑和10%的粘結(jié)劑，其中，基體材料為赤磷粉，活性劑為硼粉。
所述赤磷粉的顆粒度范圍為300um-100um，純度大于99%。
所述粘結(jié)劑為無水酒精或丙酮中的一種。
所述活性連接劑為膏狀或粉狀。
一種銅合金接觸反應(yīng)釬焊方法，包括以下步驟：
步驟一、按照權(quán)利要求1所述的比例稱取赤磷粉、硼粉和粘結(jié)劑，并將稱取的以上成分混合均勻后配制成膏狀或粉狀，備用；
步驟二、將待焊銅合金塊表面清洗干凈，并涂覆步驟一配制的活性連接劑，備用；
步驟三、將經(jīng)步驟二處理的待焊銅合金塊組合成對(duì)接接頭，組合完成后在卡具上固定壓緊，隨后置于釬焊爐真空室中，在焊接壓力為0.085 MPa-0.02MPa、真空度為1.3×10-3Pa的條件下向釬焊爐真空室內(nèi)通入純度為99.999%的高純氬氣，直至爐內(nèi)壓強(qiáng)為4357KPa后依次進(jìn)行加熱、保溫、隨爐冷卻至150℃以下，取出焊接試樣，完成釬焊。
所述步驟二中的涂覆工藝是刷涂或噴涂，涂覆厚度為8-12um。
所述步驟三中加熱溫度為680℃-720℃、保溫時(shí)間為20min-30min。
所述步驟三中，卡具與銅合金塊的接觸面上預(yù)涂覆阻焊劑。
以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例1
一種銅合金接觸反應(yīng)釬焊方法，包括以下步驟：
步驟一、取純度為99%、顆粒度范圍在300um-100um之間的赤P粉78%，B粉12%，同時(shí)添加10%的粘結(jié)劑，三者均勻攪拌制備成膏狀活性連接劑，備用；
步驟二、將待焊銅合金塊表面清洗干凈，并涂覆12um厚的步驟一配制的活性連接劑，備用；
步驟三、將經(jīng)步驟二處理的待焊銅合金塊組合成對(duì)接接頭，組合完成后在卡具上固定壓緊，卡具與銅合金塊的接觸面上預(yù)涂覆阻焊劑，隨后置于釬焊爐真空室中，在焊接壓力為0.085 MPa-0.02MPa、真空度為1.3×10-3Pa的條件下向釬焊爐真空室內(nèi)通入純度為99.999%的高純氬氣，直至爐內(nèi)壓強(qiáng)為4357KPa后，以10℃/min的升溫速度升溫至700℃，保溫30min，隨爐冷卻至150℃以下，取出焊接試樣，完成釬焊。
實(shí)施例2
一種銅合金接觸反應(yīng)釬焊方法，包括以下步驟：
步驟一、取純度為99%、顆粒度范圍在300um-100um之間的赤P粉79%，B粉11%，同時(shí)添加10%的粘結(jié)劑，三者均勻攪拌制備成膏狀活性連接劑，備用；
步驟二、將待焊銅合金塊表面清洗干凈，并涂覆8um厚的步驟一配制的活性連接劑，備用；
步驟三、將經(jīng)步驟二處理的待焊銅合金塊組合成對(duì)接接頭，組合完成后在卡具上固定壓緊，卡具與銅合金塊的接觸面上預(yù)涂覆阻焊劑，隨后置于釬焊爐真空室中，在焊接壓力為0.085 MPa-0.02MPa、真空度為1.3×10-3Pa的條件下向釬焊爐真空室內(nèi)通入純度為99.999%的高純氬氣，直至爐內(nèi)壓強(qiáng)為4357KPa后，以10℃/min的升溫速度升溫至680℃，保溫20min，隨爐冷卻至150℃以下，取出焊接試樣，完成釬焊。
實(shí)施例3
一種銅合金接觸反應(yīng)釬焊方法，包括以下步驟：
步驟一、取純度為99%、顆粒度范圍在300um-100um之間的赤P粉80%，B粉10%，同時(shí)添加10%的粘結(jié)劑，三者均勻攪拌制備成膏狀活性連接劑，備用；
步驟二、將待焊銅合金塊表面清洗干凈，并涂覆10um厚的步驟一配制的活性連接劑，備用；
步驟三、將經(jīng)步驟二處理的待焊銅合金塊組合成對(duì)接接頭，組合完成后在卡具上固定壓緊，卡具與銅合金塊的接觸面上預(yù)涂覆阻焊劑，隨后置于釬焊爐真空室中，在焊接壓力為0.085 MPa-0.02MPa、真空度為1.3×10-3Pa的條件下向釬焊爐真空室內(nèi)通入純度為99.999%的高純氬氣，直至爐內(nèi)壓強(qiáng)為4357KPa后，以10℃/min的升溫速度升溫至720℃，保溫25min，隨爐冷卻至150℃以下，取出焊接試樣，完成釬焊。
實(shí)施例4
一種銅合金接觸反應(yīng)釬焊方法，包括以下步驟：
步驟一、取純度為99%、顆粒度范圍在300um-100um之間的赤P粉81%，B粉9%，同時(shí)添加10%的粘結(jié)劑，三者均勻攪拌制備成膏狀活性連接劑，備用；
步驟二、將待焊銅合金塊表面清洗干凈，并涂覆9um厚的步驟一配制的活性連接劑，備用；
步驟三、將經(jīng)步驟二處理的待焊銅合金塊組合成對(duì)接接頭，組合完成后在卡具上固定壓緊，卡具與銅合金塊的接觸面上預(yù)涂覆阻焊劑，隨后置于釬焊爐真空室中，在焊接壓力為0.085 MPa-0.02MPa、真空度為1.3×10-3Pa的條件下向釬焊爐真空室內(nèi)通入純度為99.999%的高純氬氣，直至爐內(nèi)壓強(qiáng)為4357KPa后，以10℃/min的升溫速度升溫至690℃，保溫22min，隨爐冷卻至150℃以下，取出焊接試樣，完成釬焊。
實(shí)施例5
一種銅合金接觸反應(yīng)釬焊方法，包括以下步驟：
步驟一、取純度為99%、顆粒度范圍在300um-100um之間的赤P粉82%，B粉8%，同時(shí)添加10%的粘結(jié)劑，三者均勻攪拌制備成膏狀活性連接劑，備用；
步驟二、將待焊銅合金塊表面清洗干凈，并涂覆12um厚的步驟一配制的活性連接劑，備用；
步驟三、將經(jīng)步驟二處理的待焊銅合金塊組合成對(duì)接接頭，組合完成后在卡具上固定壓緊，卡具與銅合金塊的接觸面上預(yù)涂覆阻焊劑，隨后置于釬焊爐真空室中，在焊接壓力為0.085 MPa-0.02MPa、真空度為1.3×10-3Pa的條件下向釬焊爐真空室內(nèi)通入純度為99.999%的高純氬氣，直至爐內(nèi)壓強(qiáng)為4357KPa后，以10℃/min的升溫速度升溫至700℃，保溫30min，隨爐冷卻至150℃以下，取出焊接試樣，完成釬焊。
實(shí)施例6
一種銅合金接觸反應(yīng)釬焊方法，包括以下步驟：
步驟一、取純度為99%、顆粒度范圍在300um-100um之間的赤P粉83%，B粉7%，同時(shí)添加10%的粘結(jié)劑，三者均勻攪拌制備成膏狀活性連接劑，備用；
步驟二、將待焊銅合金塊表面清洗干凈，并涂覆12um厚的步驟一配制的活性連接劑，備用；
步驟三、將經(jīng)步驟二處理的待焊銅合金塊組合成對(duì)接接頭，組合完成后在卡具上固定壓緊，卡具與銅合金塊的接觸面上預(yù)涂覆阻焊劑，隨后置于釬焊爐真空室中，在焊接壓力為0.085 MPa-0.02MPa、真空度為1.3×10-3Pa的條件下向釬焊爐真空室內(nèi)通入純度為99.999%的高純氬氣，直至爐內(nèi)壓強(qiáng)為4357KPa后，以10℃/min的升溫速度升溫至700℃，保溫30min，隨爐冷卻至150℃以下，取出焊接試樣，完成釬焊。
實(shí)施例7
一種銅合金接觸反應(yīng)釬焊方法，包括以下步驟：
步驟一、取純度為99%、顆粒度范圍在300um-100um之間的赤P粉84%，B粉6%，同時(shí)添加10%的粘結(jié)劑，三者均勻攪拌制備成膏狀活性連接劑，備用；
步驟二、將待焊銅合金塊表面清洗干凈，并涂覆12um厚的步驟一配制的活性連接劑，備用；
步驟三、將經(jīng)步驟二處理的待焊銅合金塊組合成對(duì)接接頭，組合完成后在卡具上固定壓緊，卡具與銅合金塊的接觸面上預(yù)涂覆阻焊劑，隨后置于釬焊爐真空室中，在焊接壓力為0.085 MPa-0.02MPa、真空度為1.3×10-3Pa的條件下向釬焊爐真空室內(nèi)通入純度為99.999%的高純氬氣，直至爐內(nèi)壓強(qiáng)為4357KPa后，以10℃/min的升溫速度升溫至700℃，保溫30min，隨爐冷卻至150℃以下，取出焊接試樣，完成釬焊。
實(shí)施例8
一種銅合金接觸反應(yīng)釬焊方法，包括以下步驟：
步驟一、取純度為99%、顆粒度范圍在300um-100um之間的赤P粉85%，B粉5%，同時(shí)添加10%的粘結(jié)劑，三者均勻攪拌制備成膏狀活性連接劑，備用；
步驟二、將待焊銅合金塊表面清洗干凈，并涂覆12um厚的步驟一配制的活性連接劑，備用；
步驟三、將經(jīng)步驟二處理的待焊銅合金塊組合成對(duì)接接頭，組合完成后在卡具上固定壓緊，卡具與銅合金塊的接觸面上預(yù)涂覆阻焊劑，隨后置于釬焊爐真空室中，在焊接壓力為0.085 MPa-0.02MPa、真空度為1.3×10-3Pa的條件下向釬焊爐真空室內(nèi)通入純度為99.999%的高純氬氣，直至爐內(nèi)壓強(qiáng)為4357KPa后，以10℃/min的升溫速度升溫至700℃，保溫30min，隨爐冷卻至150℃以下，取出焊接試樣，完成釬焊。
選用T2紫銅為母材，對(duì)各實(shí)施例制備的對(duì)接接頭進(jìn)行抗剪強(qiáng)度測(cè)試。抗剪強(qiáng)度結(jié)果如表1所示。
表1 抗剪強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果