Il tipo di reticolo, il punto di fusione, la conduttività termica, il coefficiente di dilatazione lineare e la composizione chimica delle piastre di rame e titanio sono molto diversi, quindi è molto difficile da saldare.
1. Le saldature tendono a formare pori
(1) Il rame e il titanio hanno forti capacità di assorbimento dell'idrogeno alle alte temperature e l'idrogeno è più solubile nel rame e nel titanio liquidi.
(2) Il gas viene generato nel bagno fuso della reazione metallurgica ad alta temperatura.
(3) L'ossigeno e l'azoto attorno all'area di saldatura sono immersi nel bagno di fusione. Durante il processo di cristallizzazione del bagno di fusione, tutto il gas non può fuoriuscire dalla superficie del bagno di fusione e rimane nella saldatura formando pori.
2. I giunti saldati sono soggetti a crepe
Quando rame e titanio vengono saldati, sui lati metallici dei due materiali di base si possono formare eutettico e idruro, che possono facilmente causare crepe sotto l'azione dello stress di saldatura.
(1) Il rame e il bismuto formano un eutettico (Cu+Bi) con un punto eutettico di 270 gradi.
(2) Il rame e l'alluminio formano un eutettico (Cu+Pb) con un punto eutettico di 326 gradi.
(3) Il rame e il solfuro ferroso formano un eutettico (Cu+Cu2O) con un punto eutettico di 1067 gradi.
(4) L'idruro in scaglie TiH2 si forma sul lato metallico del materiale di base in titanio, causando infragilimento da idrogeno.
(5) I coefficienti di dilatazione lineare del rame e del titanio sono più di 1 volta diversi, il che produrrà uno stress maggiore durante la saldatura.
3. Le proprietà meccaniche dei giunti saldati sono basse
(1) La pellicola di ossido può indebolire il legame intergranulare tra rame e titanio. Ad esempio, quando il contenuto di ossigeno nella saldatura raggiunge 0,38%, l'angolo di piegatura del giunto diminuisce da 180 gradi a 120 gradi.
(2) Una grande quantità di eutettico e idruri riduce significativamente la plasticità e la tenacità dei giunti saldati.
(3) La solubilità reciproca di rame e titanio è molto ridotta e i composti intermetallici si formano facilmente ad alte temperature. Come Ti2Cu, TiCu, Ti3Cu4, Ti2Cu3, TiCu2 e TiCu4, che aumentano la fragilità, riducono la plasticità e riducono significativamente la resistenza alla corrosione del metallo saldato.
Eccellenti giunti di saldatura possono essere ottenuti mediante saldatura per diffusione sotto vuoto, saldatura ad arco di argon, saldatura ad arco plasma, brasatura e saldatura a fascio di elettroni tra rame e titanio o leghe di titanio.
Ad esempio: viene utilizzata la saldatura per diffusione sotto vuoto. Le caratteristiche della saldatura per diffusione sotto vuoto sono che i giunti non si ossidano, i cordoni di saldatura hanno un bell'aspetto e la qualità del prodotto è buona. Il processo operativo principale è: prima della saldatura, il metallo base rame (come T2) viene pulito con tricloroetilene per rimuovere macchie di olio e altre impurità. Quindi viene inciso in una soluzione di acido solforico al 10% per 1 minuto, lavato con acqua distillata e quindi ricotto. La temperatura di ricottura è di 820~830 gradi e il tempo di ricottura è di 10 minuti.
Dopo aver pulito il metallo base titanio (TA2) con tricloroetilene, utilizzare un metodo di vibrazione per inciderlo per 4 minuti in una frazione volumetrica del 2% di HF e una frazione volumetrica del 50% di soluzione acquosa HNO3 per rimuovere la pellicola di ossido, quindi pulirlo con acqua e alcool.
(4) Assemblare i due metalli base puliti in base ai requisiti del processo, quindi inserirli in un forno a vuoto per la saldatura. I parametri di saldatura sono: la temperatura di saldatura è 810 gradi ±10 gradi, la pressione è 5~10MPa, il tempo è 10 minuti e il grado di vuoto è 1,3332×10-8~1,3332×10-9MPa. È possibile aggiungere uno strato di diffusione intermedio tra i due metalli di base. Di solito, il materiale dello strato di diffusione è niobio metallico oppure non è richiesto uno strato di diffusione intermedio. Pulire accuratamente la superficie del giunto dopo la saldatura.
Se la saldatura ad arco di argon viene utilizzata per saldare rame e titanio, la scelta di elettrodi di tungsteno al cerio può migliorare la qualità della saldatura e portare benefici alla salute umana. Ad esempio, quando si saldano leghe di rame (QCr0.5) e leghe di titanio (TC2), è possibile utilizzare il niobio come materiale dello strato di transizione e la purezza dell'argon è del 99,8% per ottenere giunti di alta qualità.
