本发明属于热等静压焊接技术领域，具体涉及一种热等静压防止焊接部件与包套粘连的方法。
背景技术：
热等静压(hiping)焊接是指在高温高压密封容器中，以高压气体为介质对置于高压容器中的焊件从各个方向均匀加压，同时加温，在温度和压力的作用下实现焊件的扩散焊接。常规热等静压焊接以一密封的包套将焊件密封在一个封闭的空间内，通过包套将热等静压炉内的气压施加到焊件上，因此，包套技术是核心工艺之一。但在研制、生产过程中,为保持焊件的完整性,需要将包套(或部分包套)与焊接部件进行隔离,以在热等静压扩散焊后包套与焊件易于分离。隔离的目的是针对热等静压扩散焊过程中,通过隔离层阻止包套与焊接部件之间发生扩散粘连,如发生扩散粘连,就会结合紧密,难以分开,只能通过后续机械加工或酸处理等方法分开,这一般会对焊件造成结构性的损伤或焊件完整性的破坏,难以达到焊接要求。因此在热等静压扩散焊过程中,有效防止热等静压焊接部件与包套材料粘连的工艺技术非常关键。
在热等静压焊接中,可以使用陶瓷料浆涂刷干燥后作为隔离材料,或用薄的云母片、石墨纸等作为隔离材料,以及热氧化不锈钢做隔离层，但这些材料都有或多或少的缺点。特别是针对活泼金属及其异形结构件等热等静压焊接，如采用陶瓷浆料刷镀或云母片，其易碎并容易进入焊接界面形成焊接缺陷；采用石墨纸，其放气量大，往往造成活泼金属的焊接质量下降；采用热氧化的不锈钢，仍会造成部分粘连，防粘连效果不彻底。
技术实现要素：
本发明需要解决的技术问题为：现有的防止热等静压焊接部件与包套粘连的方法易造成焊接界面缺陷或防粘连效果不彻底。
本发明的技术方案如下所述：
一种防止焊接部件与包套粘连的热等静压方法，具体包括以下步骤：
步骤1、涂层沉积
对包套盖表面与铍瓦接触的部分进行陶瓷基涂层沉积；
步骤2、清洗和烘烤除气
对包套盖、侧包套、铍瓦、曲面复合板冷却基座进行清洗和真空烘烤除气；
步骤3、包套组装夹封
将经过步骤2处理的包套盖、侧包套、铍瓦和曲面复合板冷却基座按设计要求进行组装、焊接、检漏和夹封；
步骤4、热等静压焊接
包套组装夹封后,进行热等静压处理，完成铍瓦与曲面复合板冷却基座的热等静压扩散焊；
步骤5、包套去除
机械加工去除包套盖周边与侧包套的焊接点，实现与包套盖的分离。
优选的，所述步骤1中，对包套盖表面与铍瓦接触的部分进行陶瓷基涂层沉积的具体步骤为：
步骤1.1、对包套盖及镀膜工装进行去油去脂清洗、烘干；
步骤1.2、将包套盖安装到镀膜工装上，露出要沉积涂层的部位，将其余部分遮蔽；
步骤1.3、将包套盖及镀膜工装安装至真空镀膜设备中，实现公转加自转；
步骤1.4、抽真空至真空度优于3×10-3pa后，开启加热电源进行烘烤除气，直至加热温度达到200℃后，保温至真空镀膜设备真空度优于3×10-3pa；
步骤1.5、采用霍尔离子源进行氩离子辉光溅射刻蚀清洗，向真空室送入氩气至真空度在0.1-0.5pa，霍尔离子源放电电压500-1000v，脉冲负偏压1000v，持续15分钟；
步骤1.6、采用反应离子镀镀膜方式及小多弧金属铝靶，向真空室通入氧气至0.5pa，开启小多弧源，调节靶电流在40-60a之间，并对工件施加脉冲电压200v，占空比15％，直流电压50v，进行反应离子镀沉积氧化铝陶瓷涂层，涂层厚度1微米；
步骤1.7、随炉真空冷却至50℃，完成氧化铝陶瓷涂层的沉积；
步骤1.8、取件并拆除工装。
优选的，所述步骤1涂层沉积的具体方法为：对包套盖表面与铍瓦接触的部分进行碳基涂层沉积。
优选的，所述对包套盖表面与铍瓦接触的部分进行碳基涂层沉积的具体步骤为：
步骤1.1、包套盖及镀膜工装去油去脂清洗、烘干；
步骤1.2、包套盖安装与镀膜工装上，露出要沉积涂层的部位，将其余部分遮蔽；
步骤1.3、将包套盖及镀膜工装安装至真空镀膜设备中，实现公转加自转；
步骤1.4、抽真空至真空度优于3×10-3pa后，开启加热电源进行烘烤除气，直至加热温度达到200℃后，保温至真空镀膜设备真空度优于3×10-3pa；
步骤1.5、采用霍尔离子源进行氩离子辉光溅射刻蚀清洗，向真空室送入氩气至真空度在0.1-0.5pa，霍尔离子源放电电压500-1000v，脉冲负偏压1000v，持续15分钟；
步骤1.6、采用磁过滤式阴极弧镀膜方式及石墨靶，向真空室通入氩气至0.1pa，开启磁过滤式阴极弧源，调节靶电流在40-60a之间，并对工件施加脉冲电压300v，占空比15％，直流电压50v，进行碳基涂层沉积，涂层厚度0.1微米；
步骤1.7、随炉真空冷却至50℃，完成碳基涂层的沉积；
步骤1.8、取件并拆除工装。
本发明的有益效果为：
本发明采用在与焊接部件接触的包套材料表面预先沉积微、纳米厚度的陶瓷基涂层或沉积碳基涂层，经热等静压扩散焊后，在保持良好的焊接界面质量的情况下，焊件与包套无粘连、易分离，焊件完整，能够满足产品技术指标方面的要求，同时简化后续工艺，提高生产效率，可经济、环保地实现热等静压扩散焊的批量生产。
此外，本发明方法能够消除因其他隔离材料或隔离方式因碎末、放气量大、防粘不彻底等导致的焊接缺陷、部件损坏，提高热等静压扩散焊质量。
附图说明
图1为实施例1中半原型手指模块示意图；
图2为本发明的方法流程图；
图3为实施例2中半原型手指模块示意图；
其中，1-包套盖，2-侧包套，3-铍瓦，4-曲面复合板冷却基座，5-垫块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的防止焊接部件与包套粘连的热等静压方法进行详细说明。
实施例1
待焊接的部件为热核聚变实验堆屏蔽包层第一壁的半原型手指模块，如图1所示，所述手指模块由48块不同尺寸的铍瓦3和带有冷却通道的曲面复合板冷却基座4通过热等静压焊接组合而成。所述曲面复合板冷却基座4由铜铬锆合金或316l不锈钢或316n不锈钢材料制成。
本实施例中的热等静压方法如图2所示，具体包括以下步骤：
步骤1、涂层沉积
对包套盖1表面与铍瓦3接触的部分进行陶瓷基涂层沉积；
所述包套盖1采用304不锈钢材料制成，厚度为2mm，使用多弧离子反应在其表面与铍瓦3接触的部分沉积氧化铝陶瓷涂层。具体为：
步骤1.1、包套盖1及镀膜工装去油去脂清洗、烘干；
步骤1.2、包套盖1安装与镀膜工装上，露出要沉积涂层的部位，将其余部分遮蔽；
步骤1.3、将包套盖1及镀膜工装安装至真空镀膜设备中，实现公转加自转；
步骤1.4、抽真空至真空度优于3×10-3pa后，开启加热电源进行烘烤除气，直至加热温度达到200℃后，保温至真空镀膜设备真空度优于3×10-3pa；
步骤1.5、采用霍尔离子源进行氩离子辉光溅射刻蚀清洗，向真空室送入氩气至真空度在0.1-0.5pa，霍尔离子源放电电压500-1000v，脉冲负偏压1000v，持续15分钟；
步骤1.6、采用反应离子镀镀膜方式及小多弧金属铝靶，向真空室通入氧气至0.5pa，开启小多弧源，调节靶电流在40-60a之间，并对工件施加脉冲电压200v，占空比15％，直流电压50v，进行反应离子镀沉积氧化铝陶瓷涂层，涂层厚度1微米；
步骤1.7、随炉真空冷却至50℃，完成氧化铝陶瓷涂层的沉积；
步骤1.8、取件并拆除工装。
步骤2、清洗和烘烤除气
对包套盖1、侧包套2、铍瓦3、曲面复合板冷却基座4进行清洗和真空烘烤除气；
步骤3、包套组装夹封
将经过步骤2处理的包套盖1、侧包套2、铍瓦3和曲面复合板冷却基座4按设计要求进行组装、焊接、检漏和夹封；
步骤4、热等静压焊接
包套组装夹封后,进行热等静压处理，完成铍3与曲面复合板冷却基座4的热等静压扩散焊；
步骤5、包套去除
机械加工去除包套盖1周边与侧包套2的焊接点，实现与包套盖1的分离。
包套盖1与铍瓦3表面无任何粘连，且铍瓦3与曲面复合板冷却基座4的热等静压焊接质量优良。
实施例2
待焊接的部件为热核聚变实验堆屏蔽包层第一壁的中子辐照模块，如图2所示，所述中子辐照模块由4块铍瓦3和带有冷却通道的曲面复合板冷却基座4通过热等静压焊接组合而成。所述曲面复合板冷却基座4由铜铬锆合金或316l不锈钢或316n不锈钢材料制成。
本实施例中使用的方法具体包括以下步骤：
步骤1、涂层沉积
对包套盖1表面与铍瓦3接触的部分进行碳基涂层沉积；
所述包套盖1采用304不锈钢材料制成，厚度为2mm，使用磁过滤式阴极弧方式在其表面与铍瓦3接触的部分沉积碳基涂层。具体为：
步骤1.1、包套盖1及镀膜工装去油去脂清洗、烘干；
步骤1.2、包套盖1安装与镀膜工装上，露出要沉积涂层的部位，将其余部分遮蔽；
步骤1.3、将包套盖1及镀膜工装安装至真空镀膜设备中，实现公转加自转；
步骤1.4、抽真空至真空度优于3×10-3pa后，开启加热电源进行烘烤除气，直至加热温度达到200℃后，保温至真空镀膜设备真空度优于3×10-3pa；
步骤1.5、采用霍尔离子源进行氩离子辉光溅射刻蚀清洗，向真空室送入氩气至真空度在0.1-0.5pa，霍尔离子源放电电压500-1000v，脉冲负偏压1000v，持续15分钟；
步骤1.6、采用磁过滤式阴极弧镀膜方式及石墨靶，向真空室通入氩气至0.1pa，开启磁过滤式阴极弧源，调节靶电流在40-60a之间，并对工件施加脉冲电压300v，占空比15％，直流电压50v，进行碳基涂层沉积，涂层厚度0.1微米；
步骤1.7、随炉真空冷却至50℃，完成碳基涂层的沉积；
步骤1.8、取件并拆除工装。
步骤2、清洗和烘烤除气
对包套盖1、侧包套2、铍瓦3、曲面复合板冷却基座4进行清洗和真空烘烤除气。
步骤3、包套组装夹封
将经过步骤2处理的包套盖1、侧包套2、铍瓦3和曲面复合板冷却基座4按设计要求进行组装、焊接、检漏和夹封。
步骤4、热等静压焊接
包套组装夹封后,进行热等静压处理，完成铍瓦3与曲面复合板冷却基座4的热等静压扩散焊。
步骤5、包套去除
机械加工去除包套盖1周边与侧包套2的焊接点，实现与包套盖1及垫块5之间的分离。
包套盖1与铍瓦3及垫块5表面无任何粘连，且铍瓦3与曲面复合板冷却基座4的热等静压焊接质量优良。