CN106312369A - 一种陶瓷和可伐合金连接的焊料 - Google Patents

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魏海宏
李伟强
徐超
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Abstract

本发明属于焊接加工技术领域，涉及一种陶瓷和可伐合金连接的焊料。焊料按质量百分含量由以下组分组成：钛1～7.8％，硼0.2～3％，银铜共晶余量,焊接的方法是:在银铜共晶合金粉末中添加质量百分含量为1～7.8％钛粉末和0.2～3％硼粉末，用丙三醇粘结剂混合为膏状，涂抹在焊接焊缝处，工艺参数为真空钎焊温度850℃～950℃，保温时间1～35min，真空度小于5×10‑3MPa。本发明应用于陶瓷和可伐合金的直接连接，通过二者的可靠连接，在某些结构上既可以利用陶瓷的高绝缘和抗击穿等电特性，又可以利用可伐合金的电特性、机械特性等金属特性。

Description

一种陶瓷和可伐合金连接的焊料
技术领域
本发明属于焊接加工技术领域，涉及一种陶瓷和可伐合金连接的焊料。
背景技术
在航空工业探测器方向，唇口防冰装置中的接线座部件、火警探测器的座板部件、电极部件、封装部件等大量应用了陶瓷和可伐合金的连接技术。
陶瓷和可伐合金的连接目前最常用的思路是二者的连接转化为金属与金属的连接，即先在陶瓷表面预金属化，一般是将MnO2与Mo的粉末(颗粒大小约1～2μm)用粘接剂粘到陶瓷表面，随后在1000～1800℃的氮或氢气氛中烧结，在表面形成玻璃相，并且部分金属氧化物得到还原，产生金属表面层。为了增大金属化层和金属之间的润湿性，有时还需要在金属化层上进行烧Ni(Fe、Cu等)或镀Ni(Fe、Cu等)，即进行二次金属化。将陶瓷表面金属化后再使用Cu或AgCu共晶等钎料与可伐合金进行钎焊连接。但金属化是一个复杂的物理化学过程，尽管在烧结前金属化层结构较为均匀，无大气孔存在，但由于物质迁移，烧结后很容易产生大的孔洞。金属化层的不致密、玻璃相缺少、厚度不均匀，造成金属化层与陶瓷的结合变差，钎料严重渗透金属化层内部，出现“瓷件光板”问题。
另外一种是在钎料中添加活性元素，利用活性元素与陶瓷的反应直接实现连接。此类方法的难点就在于焊料配方的制定，以及与匹配的钎焊方法组合形成体系的钎焊工艺方法。
发明内容
本发明的目的是：发明一种活性焊料，可以实现陶瓷和可伐合金的直接连接。
本发明的技术方案是：焊料按质量百分含量由以下组分组成：
钛 1～7.8％
硼 0.2～3％
银铜共晶 余量
焊接的方法是:
在银铜共晶合金粉末中添加质量百分含量为1～7.8％钛粉末和0.2～3％硼粉末，用丙三醇粘结剂混合为膏状，涂抹在焊接焊缝处，工艺参数为真空钎焊温度850℃～950℃，保温时间1～35min，真空度小于5×10-3MPa。
所述的钎焊温度为900℃，保温时间为5min，真空度小于5×10-3MPa。
本发明的优点是：
1.本发明无需传统Mo–Mn法封接时粉末冶金及电化学镀覆系统专用控制技术和设备，封接成本底，而且工艺过程工序简单，问题定位简单。
2.传统Mo–Mn法在陶瓷与钎缝之间未形成冶金连接，仅形成玻璃相，导致金属化层从陶瓷表面脱落，容易向金属迁移。而本发明利用钛元素与氧化物的亲和作用，在陶瓷与钎缝之间形成连续的氧化钛反应层，同时硼元素进一步提高反应项和金属相的润湿性，保证了陶瓷与金属之间的可靠连接。
3.当钎焊温度在850℃～950℃之间，保温时间在1～35min，真空度小于5×10-3MPa时，接头抗剪强度均在100MPa以上，并且断裂发生在陶瓷上。工艺窗口宽，适应性强。
本发明应用于陶瓷和可伐合金的直接连接，通过二者的可靠连接，在某些结构上既可以利用陶瓷的高绝缘和抗击穿等电特性，又可以利用可伐合金的电特性、机械特性等金属特性。
具体实施方式
在确定活性焊料选用Ag-Cu-Ti钎料体系基础上，利用一定的真空钎焊工艺流程，确定最终的焊料成分配比。焊料按质量百分含量由以下组分组成：
钛 1～7.8％
硼 0.2～3％
银铜共晶 余量
焊接的方法是:
在银铜共晶合金粉末中添加质量百分含量为1～7.8％钛粉末和0.2～3％硼粉末，用丙三醇粘结剂混合为膏状，涂抹在焊接焊缝处，钎焊温度为850℃～950℃，保温时间为1～35min，真空度小于5×10-3MPa。
为此，我们进行了如下试验进行说明：
实施例一
本实施例中提供了一种活性焊料配方，按质量百分含量包括：钛粉质量百分比含量为1％；硼粉0.2％；余量银铜共晶合金粉末98.8％。完成后按优化的真空钎焊焊接规范：钎焊温度：850℃，保温时间1min，真空度小于5×10-3MPa进行焊接试样的焊接。
实施例二
本实施例中提供了一种活性焊料配方，按质量百分含量包括：钛粉质量百分比含量为5％；硼粉2％；余量银铜共晶合金粉末93％。完成后按优化的真空钎焊焊接规范：钎焊温度：900℃，保温时间5min，真空度小于5×10-3MPa进行焊接试样的焊接。
实施例三
本实施例中提供了一种活性焊料配方，按质量百分含量包括：钛粉质量百分比含量为7.8％；硼粉3％；余量银铜共晶合金粉末89.2％。完成后按优化的真空钎焊焊接规范：钎焊温度：950℃，保温时间35min，真空度小于5×10-3MPa进行焊接试样的焊接。
通过以上实施例，我们均可以得到外观美观一致的焊缝接头。剪切强度分别测得为：120MPa、125MPa、110MPa。
注意，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种陶瓷和可伐合金连接的焊料，其特征在于,按质量百分含量由以下组分组成：
钛 1～7.8％
硼 0.2～3％
银铜共晶 余量
焊接的方法是:
在银铜共晶合金粉末中添加质量百分含量为1～7.8％钛粉末和0.2～3％硼粉末，用丙三醇粘结剂混合为膏状，涂抹在焊接焊缝处，工艺参数为真空钎焊温度850℃～950℃，保温时间1～35min，真空度小于5×10-3MPa。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷和可伐合金连接的焊料，其特征在于,所述的钎焊温度为900℃，保温时间为5min，真空度小于5×10-3MPa。
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