O tipo de rede, ponto de fusão, condutividade térmica, coeficiente de expansão linear e composição química das placas de cobre e titânio são muito diferentes, por isso é muito difícil de soldar.
1. As soldas são propensas a poros
(1) O cobre e o titânio têm forte capacidade de absorção de hidrogênio em altas temperaturas, e o hidrogênio é mais solúvel em cobre e titânio líquidos.
(2) O gás é gerado na poça fundida da reação metalúrgica de alta temperatura.
(3) O oxigênio e o nitrogênio ao redor da área de soldagem estão imersos na poça derretida. Durante o processo de cristalização da poça fundida, todo o gás não consegue escapar da superfície da poça fundida e permanece na solda para formar poros.
2. As juntas soldadas são propensas a rachaduras
Quando o cobre e o titânio são soldados, eutético e hidreto podem se formar nas faces metálicas dos dois materiais de base, o que pode facilmente causar rachaduras sob a ação das tensões de soldagem.
(1) O cobre e o bismuto formam um eutético (Cu+Bi) com um ponto eutético de 270 graus.
(2) O cobre e o alumínio formam um eutético (Cu+Pb) com um ponto eutético de 326 graus.
(3) O cobre e o sulfeto ferroso formam um eutético (Cu+Cu2O) com um ponto eutético de 1067 graus.
(4) Hidreto semelhante a flocos de TiH2 é formado no lado metálico do material de base de titânio, causando fragilização por hidrogênio.
(5) Os coeficientes de expansão linear do cobre e do titânio são mais de 1 vezes diferentes, o que produzirá maior tensão durante a soldagem.
3. As propriedades mecânicas das juntas soldadas são baixas
(1) O filme de óxido pode enfraquecer a ligação intergranular entre o cobre e o titânio. Por exemplo, quando o teor de oxigênio na solda atinge 00,38%, o ângulo de flexão da junta diminui de 180 graus para 120 graus.
(2) Uma grande quantidade de eutéticos e hidretos reduz significativamente a plasticidade e a tenacidade das juntas soldadas.
(3) A solubilidade mútua do cobre e do titânio é muito pequena e os compostos intermetálicos são facilmente formados em altas temperaturas. Como Ti2Cu, TiCu, Ti3Cu4, Ti2Cu3, TiCu2 e TiCu4, que aumentam a fragilidade, reduzem a plasticidade e reduzem significativamente a resistência à corrosão do metal de solda.
Excelentes juntas de soldagem podem ser obtidas por soldagem por difusão a vácuo, soldagem a arco de argônio, soldagem a arco de plasma, brasagem e soldagem por feixe de elétrons entre cobre e titânio ou ligas de titânio.
Por exemplo: é usada soldagem por difusão a vácuo. As características da soldagem por difusão a vácuo são que as juntas não oxidam, as costuras de solda têm uma aparência bonita e a qualidade do produto é boa. O principal processo de operação é: antes da soldagem, o metal base de cobre (como T2) é limpo com tricloroetileno para remover manchas de óleo e outras impurezas. Em seguida, é gravado em solução de ácido sulfúrico a 10% por 1 minuto, lavado com água destilada e depois recozido. A temperatura de recozimento é de 820 ~ 830 graus e o tempo de recozimento é de 10 minutos.
Depois de limpar o metal base de titânio (TA2) com tricloroetileno, use um método de vibração para gravá-lo por 4 minutos em uma fração volumétrica de 2% de HF e uma fração volumétrica de 50% de solução aquosa de HNO3 para remover o filme de óxido e, em seguida, limpe-o com água e álcool.
(4) Monte os dois metais básicos limpos de acordo com os requisitos do processo e, em seguida, coloque-os em um forno a vácuo para soldagem. Os parâmetros de soldagem são: a temperatura de soldagem é de 810 graus ± 10 graus, a pressão é de 5 ~ 10 MPa, o tempo é de 10 minutos e o grau de vácuo é de 1,3332 × 10-8 ~ 1,3332 × 10-9 MPa. Uma camada de difusão intermediária pode ser adicionada entre os dois metais básicos. Normalmente, o material da camada de difusão é o metal nióbio, ou nenhuma camada de difusão intermediária é necessária. Limpe cuidadosamente a superfície da junta após a soldagem.
Se a soldagem a arco de argônio for usada para soldar cobre e titânio, a escolha de eletrodos de cério e tungstênio pode melhorar a qualidade da soldagem e beneficiar a saúde humana. Por exemplo, ao soldar liga de cobre (QCr0.5) e liga de titânio (TC2), o nióbio pode ser usado como material da camada de transição e a pureza do argônio é de 99,8% para obter juntas de alta qualidade.
