CN1043323C - 钎焊陶瓷用钎料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及陶瓷与陶瓷材料钎焊连接所用的焊接材料。其主要成分为：Ni(10-25at%)，Ti(25-30at%)，Si(0-5at%)，B(0-1.5at%)Cu(余量)，该钎料使用状态可以是熔炼合金加工成片状;可是是膏状;也可以是激冷工艺制成箔、片状。该钎料的特点是钎料中无Ag等贵重金属，其成本低于AgCuTi钎料的1/14；接头最高许可工作温度较高(σ_b450℃=408MPa，σ_b500℃=372MPa)。

Description

钎焊陶瓷用钎料

钎焊陶瓷用钎料涉及陶瓷与陶瓷钎焊连接时所用的焊接材料。如果采用本钎料再加入缓冲层，也适用于陶瓷与金属的连接。

现有的钎焊陶瓷材料一般常用AgCuTi钎料。该材料的熔点T_f=800±50℃，工作温度T_w≤400±50℃，接头强度σ≈450MPa(Si₃N₄/Si₃N₄)。该钎料的不足之处在于：1)含银(Ag)较多，约占钎料的60～70％，而Ag是稀贵金属，故成本较高；2)其最高工作温度不够高，有时难以满足更高工作温度的需要。由日本的Masaaki Naka在AgCuTi钎料基础上发展的Cu-Ti钎料，虽解决了不含稀贵金属Ag的问题，但是接头强度低，在723k(即450℃)时的强度只有(160)MPa左右，仍难以满足需要。

本发明的目的在于克服现有陶瓷钎料存在的上述不足，提供一种钎焊接头强度高于Cu-Ti钎料与用AgCuTi钎料焊得的接头强度大致相同，而成本低、工作温度高的陶瓷与陶瓷连接用钎料。

具体技术方案是：一种钎焊陶瓷用钎料，是由铜(Cu)、钛(Ti)和加入的镍(Ni)、(硅(Si)、硼(B))组成，其成分(at％)是：余量Cu,(25～30)Ti,(10-25)Ni,(0-5)Si,(0-1.5)B。

本发明所提供的钎焊陶瓷钎料，较现有的AgCuTi钎料成本明显低，由于它以Ni代替Ag且Ni的用量低于Ag的用量，故其成本低于AgCuTi钎料的1/14；此外，以用CuNiTi(Si,B)钎料钎焊Si₃N₄/Si₃N₄为例，所得的接头强度：室温σ_b-TA=402MPa(三点抗弯强度，以下同)；高温σ_b·450℃=408MPa,σ_b·500℃=372MPa。可见与AgCuTi钎料焊接所得的接头强度基本相同。该钎料的熔点T_f≈1100±100℃，最高工作温度(TW)可达450±50℃。使其工作温度比AgCuTi钎料有所提高。

下面结合附图进一步说明本发明的具体内容及实施例。

图1是用激冷钎料(表成分3)焊得的Si₃N₄/Si₃N₄接头横截面微观组织形貌；

图2是用膏状钎料(表成分1)焊得的Si₃N₄/Si₃N₄接头横截面微观组织形貌；

图3是与图2对应的接头实物照片。

本发明中的各种成分所起的作用是：Ti，保证钉料润湿陶瓷；Ni，可提高合金的高温性能，可与Cu形成无限固熔体，可以任意比例与Cu混合；Si,Cu/Ni固熔体合金随Ni含量的增加而增高其熔点，加入Si可适当降低熔点而不损失性能，即Si可调节熔点；B，微合金化，强化钎料合金及用此合金焊得的钎焊接头。

本发明所提供的钎料可有以下三种状态：1)真空熔炼合金，机械加工成片状2)膏状，(有机粘结剂乙二醇加合金粉末，粉末粒度(150目～200目))；3)激冷工艺制成箔、片状。

上述技术方案的实施例(Si₃N₄/Si₃N₄)见下表，钎焊温度T_B=1100±50℃，钎焊时间t=10min。

钎料状态	化学成分  at％Ni    Ti    Si     B     Cu	备    注强度σb(或℃)(MPa)
			1 膏状2 熔炼合金3 激冷片	16     30   3     0.5   余量16     30   3     0.5   余量14     25   3     0.5   余量	285(200目)157(℃)402

Claims (1)

1．一种钎焊陶瓷用钎料，包含有铜(Cu)，钛(Ti)，其特征在于加入镍(Ni)，(硅Si)，硼(B))，钎料的成分(at％)是：(25-30)Ti,(10-25)Ni,(0-5)Si,(0-1.5)B，(余量)Cu。

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