铜合金与无锡不锈钢的真空钎焊研究

液体火箭发动机的喷注器通常由耐热无锡不锈钢、高温合金、铜合金等材料焊接而成。喷注器在工作时需要承受液、气介质的高压、高温作用。喷注器的钎焊缝既起到强度连接作用，又起到密封隔离作用，因此对焊缝质量要求很高。喷注器属于异种材料焊接，由于铜合金、无锡不锈钢性能差别大，且喷注器的结构复杂，焊缝多，只能采用钎焊的方法进行连接。

　　实验用QCr0.8母材的尺寸为50mm×50mm×20mm，并在50mm×50mm面中间钻Φ16mm的孔；1Cr18Ni9Ti母材是规格为Φ16mm×2mm的管材。

　　考虑到喷注器的工作条件、零件材料化学成分及物理性能的差别，选择采用接头强度、导热性、塑性等综合指标均较好的银基钎料。银基钎料是一种银或银基固溶体组织的合金，具有优良的工艺性能、不高的熔点、良好的润湿性和填缝能力，并且强度高、塑性好、耐蚀性优良，因而得到了广泛的应用。常用的银基钎料都含有银和铜，添加铜可降低银的熔化温度，又不会形成脆性相。银铜合金的组织为固溶体+共晶体。同时考虑到QCr0.8和1Cr18Ni9Ti的热处理制度和节约成本的需要，选择加有锌、隔、镍、锰等元素的多元合金钎料，加入锌可降低银铜合金的熔点，加入锰能改善银对钢的润湿性，提高银基钎料的强度，特别是高温强度。通过对比分析，最终选择了钎焊温度较高的Ag37.5Cu48Zn5.6Mn8.7钎料。该钎料的熔化温度为725～810℃，钎焊温度为850～910℃，对钢和铜合金具有良好的润湿性，其抗剪强度为260MPa。铜合金与无锡不锈钢真空钎焊之前，必须清除表面附着油污、氧化膜等，否则将会阻碍钎料在其表面上的润湿。为降低这种影响，同时增加钎焊料在母材表面的润湿性及漫流能力，实验采用酸洗+镀层的方法进行表面处理。

　　通过研究确定了铜合金与无锡不锈钢（QCr0.8与1Cr18Ni9Ti）的最佳钎焊温度、保温时间等工艺参数（加热温度895～920℃，保温时间10～15min）。获得了内外部质量、密封性能优良的接头。从接头微观组织上看，铜合金与无锡不锈钢母材均与Ag37.5Cu48Zn5.6Mn8.7钎料发生了良好的化学反应，形成了一个完整的统一体，钎缝结合紧密，钎缝内未见其它缺陷，因而大大提高了铜合金与无锡不锈钢喷注器结构真空钎焊接头的性能。