Typ sieci, temperatura topnienia, przewodność cieplna, współczynnik rozszerzalności liniowej i skład chemiczny płyt miedzianych i tytanowych są bardzo różne, dlatego bardzo trudno jest je spawać.
1. Spoiny są podatne na pory
(1) Miedź i tytan mają silne właściwości absorpcji wodoru w wysokich temperaturach, a wodór jest lepiej rozpuszczalny w ciekłej miedzi i tytanie.
(2) Gaz wytwarza się w wysokotemperaturowym jeziorku stopionego reakcji metalurgicznej.
(3) Tlen i azot wokół obszaru spawania są zanurzone w roztopionym jeziorku. Podczas procesu krystalizacji roztopionego jeziorka cały gaz nie może uciec z powierzchni stopionego jeziorka i pozostaje w spoinie, tworząc pory.
2. Połączenia spawane są podatne na pęknięcia
Podczas spawania miedzi i tytanu na metalowych stronach dwóch materiałów podstawowych mogą tworzyć się eutektyki i wodorki, które mogą łatwo powodować pęknięcia pod wpływem naprężeń spawalniczych.
(1) Miedź i bizmut tworzą eutektykę (Cu+Bi) o punkcie eutektycznym 270 stopni.
(2) Miedź i aluminium tworzą eutektykę (Cu+Pb) o punkcie eutektycznym 326 stopni.
(3) Siarczek miedzi i żelaza tworzy eutektykę (Cu+Cu2O) o punkcie eutektycznym 1067 stopni.
(4) Na metalowej stronie tytanowego materiału bazowego tworzy się płatkowy wodorek TiH2, powodując kruchość wodorową.
(5) Współczynniki rozszerzalności liniowej miedzi i tytanu różnią się ponad 1 razy, co spowoduje większe naprężenia podczas spawania.
3. Właściwości mechaniczne złączy spawanych są niskie
(1) Warstwa tlenku może osłabiać wiązania międzykrystaliczne pomiędzy miedzią i tytanem. Na przykład, gdy zawartość tlenu w spoinie osiągnie 0,38%, kąt zgięcia złącza zmniejsza się ze 180 stopni do 120 stopni.
(2) Duża ilość eutektyki i wodorków znacznie zmniejsza plastyczność i wytrzymałość złączy spawanych.
(3) Wzajemna rozpuszczalność miedzi i tytanu jest bardzo mała, a w wysokich temperaturach łatwo tworzą się związki międzymetaliczne. Takich jak Ti2Cu, TiCu, Ti3Cu4, Ti2Cu3, TiCu2 i TiCu4, które zwiększają kruchość, zmniejszają plastyczność i znacznie zmniejszają odporność korozyjną metalu spoiny.
Doskonałe połączenia spawalnicze można uzyskać poprzez spawanie dyfuzyjne próżniowe, spawanie łukiem argonowym, spawanie łukiem plazmowym, lutowanie twarde i spawanie wiązką elektronów pomiędzy miedzią a tytanem lub stopami tytanu.
Na przykład: stosuje się próżniowe zgrzewanie dyfuzyjne. Cechą zgrzewania dyfuzyjnego próżniowego jest to, że złącza nie utleniają się, szwy spawalnicze mają piękny wygląd, a jakość produktu jest dobra. Główny proces operacyjny polega na tym, że przed spawaniem metal nieszlachetny miedzi (taki jak T2) jest czyszczony trójchloroetylenem w celu usunięcia plam olejowych i innych zanieczyszczeń. Następnie trawi się go w 10% roztworze kwasu siarkowego przez 1 minutę, przemywa wodą destylowaną, a następnie wyżarza. Temperatura wyżarzania wynosi 820 ~ 830 stopni, a czas wyżarzania wynosi 10 minut.
Po oczyszczeniu tytanu nieszlachetnego (TA2) trichloroetylenem należy wytrawić go metodą wibracyjną przez 4 minuty w 2% objętościowym ułamku HF i 50% objętościowym wodnym roztworze HNO3 w celu usunięcia warstwy tlenku, a następnie oczyścić z wodą i alkoholem.
(4) Zmontować dwa oczyszczone metale nieszlachetne zgodnie z wymaganiami procesu, a następnie umieścić je w piecu próżniowym w celu spawania. Parametry spawania to: temperatura spawania wynosi 810 stopni ± 10 stopni, ciśnienie 5 ~ 10 MPa, czas 10 minut i stopień próżni 1,3332×10-8~1,3332×10-9MPa. Pomiędzy dwoma metalami nieszlachetnymi można dodać pośrednią warstwę dyfuzyjną. Zwykle materiałem warstwy dyfuzyjnej jest niob metaliczny lub nie jest wymagana żadna pośrednia warstwa dyfuzyjna. Po spawaniu dokładnie oczyścić powierzchnię złącza.
Jeśli do spawania miedzi i tytanu stosuje się spawanie łukiem argonowym, wybór elektrod cerowo-wolframowych może poprawić jakość spawania i być korzystny dla zdrowia ludzkiego. Na przykład podczas spawania stopu miedzi (QCr0.5) i stopu tytanu (TC2) jako materiał warstwy przejściowej można zastosować niob, a czystość argonu wynosi 99,8%, aby uzyskać wysokiej jakości połączenia.
