Le type de réseau, le point de fusion, la conductivité thermique, le coefficient de dilatation linéaire et la composition chimique des plaques de cuivre et de titane sont très différents, il est donc très difficile de les souder.
1. Les soudures sont sujettes aux pores
(1) Le cuivre et le titane ont de fortes capacités d’absorption de l’hydrogène à haute température, et l’hydrogène est plus soluble dans le cuivre et le titane liquides.
(2) Le gaz est généré dans le bain fondu de réaction métallurgique à haute température.
(3) L'oxygène et l'azote gazeux autour de la zone de soudage sont immergés dans le bain de fusion. Pendant le processus de cristallisation du bain fondu, tout le gaz ne peut pas s'échapper de la surface du bain fondu et reste dans la soudure pour former des pores.
2. Les joints soudés sont sujets aux fissures
Lorsque le cuivre et le titane sont soudés, de l'eutectique et de l'hydrure peuvent se former sur les côtés métalliques des deux matériaux de base, ce qui peut facilement provoquer des fissures sous l'action des contraintes de soudage.
(1) Le cuivre et le bismuth forment un eutectique (Cu+Bi) avec un point eutectique de 270 degrés.
(2) Le cuivre et l'aluminium forment un eutectique (Cu+Pb) avec un point eutectique de 326 degrés.
(3) Le cuivre et le sulfure ferreux forment un eutectique (Cu+Cu2O) avec un point eutectique de 1067 degrés.
(4) Un hydrure TiH2 en forme de flocons se forme sur le côté métallique du matériau de base en titane, provoquant une fragilisation par l'hydrogène.
(5) Les coefficients de dilatation linéaire du cuivre et du titane sont plus de 1 fois différents, ce qui produira une contrainte plus importante pendant le soudage.
3. Les propriétés mécaniques des joints soudés sont faibles
(1) Le film d’oxyde peut affaiblir la liaison intergranulaire entre le cuivre et le titane. Par exemple, lorsque la teneur en oxygène dans la soudure atteint 0,38 %, l'angle de flexion du joint diminue de 180 degrés à 120 degrés.
(2) Une grande quantité d'eutectique et d'hydrures réduit considérablement la plasticité et la ténacité des joints soudés.
(3) La solubilité mutuelle du cuivre et du titane est très faible et des composés intermétalliques se forment facilement à haute température. Tels que Ti2Cu, TiCu, Ti3Cu4, Ti2Cu3, TiCu2 et TiCu4, qui augmentent la fragilité, réduisent la plasticité et réduisent considérablement la résistance à la corrosion du métal soudé.
D'excellents joints de soudure peuvent être obtenus par soudage par diffusion sous vide, soudage à l'arc sous argon, soudage à l'arc plasma, brasage et soudage par faisceau d'électrons entre le cuivre et le titane ou les alliages de titane.
Par exemple : le soudage par diffusion sous vide est utilisé. Les caractéristiques du soudage par diffusion sous vide sont que les joints ne s'oxydent pas, que les cordons de soudure ont un bel aspect et que la qualité du produit est bonne. Le processus opérationnel principal est le suivant : avant le soudage, le métal de base en cuivre (tel que le T2) est nettoyé avec du trichloréthylène pour éliminer les taches d'huile et autres impuretés. Ensuite, il est gravé dans une solution d'acide sulfurique à 10 % pendant 1 minute, lavé à l'eau distillée, puis recuit. La température de recuit est de 820 à 830 degrés et le temps de recuit est de 10 minutes.
Après avoir nettoyé le métal de base en titane (TA2) avec du trichloréthylène, utilisez une méthode de vibration pour le graver pendant 4 minutes dans une fraction volumique de 2 % de HF et une fraction volumique de 50 % de solution aqueuse de HNO3 pour éliminer le film d'oxyde, puis nettoyez-le. avec de l'eau et de l'alcool.
(4) Assemblez les deux métaux de base nettoyés selon les exigences du processus, puis placez-les dans un four sous vide pour le soudage. Les paramètres de soudage sont : la température de soudage est de 810 degrés ± 10 degrés, la pression est de 5 ~ 10 MPa, le temps est de 10 minutes et le degré de vide est de 1,3332 × 10-8 ~ 1,3332 × 10-9 MPa. Une couche de diffusion intermédiaire peut être ajoutée entre les deux métaux de base. Habituellement, le matériau de la couche de diffusion est du niobium métallique, ou aucune couche de diffusion intermédiaire n'est requise. Nettoyez soigneusement la surface du joint après le soudage.
Si le soudage à l'arc sous argon est utilisé pour souder le cuivre et le titane, le choix d'électrodes en cérium tungstène peut améliorer la qualité du soudage et être bénéfique pour la santé humaine. Par exemple, lors du soudage d'un alliage de cuivre (QCr0.5) et d'un alliage de titane (TC2), le niobium peut être utilisé comme matériau de couche de transition et la pureté de l'argon est de 99,8 % pour obtenir des joints de haute qualité.
