CN106695047A - 一种SiO2陶瓷基复合材料表面活化辅助钎焊的方法 - Google Patents
一种SiO2陶瓷基复合材料表面活化辅助钎焊的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106695047A CN106695047A CN201710032291.6A CN201710032291A CN106695047A CN 106695047 A CN106695047 A CN 106695047A CN 201710032291 A CN201710032291 A CN 201710032291A CN 106695047 A CN106695047 A CN 106695047A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sio
- ceramic matric
- matric composite
- metal material
- solder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 91
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 74
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 74
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 74
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 title abstract description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 title abstract description 7
- 239000011153 ceramic matrix composite Substances 0.000 title abstract 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 title abstract 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 115
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 29
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 114
- HPNSNYBUADCFDR-UHFFFAOYSA-N chromafenozide Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C(=O)N(NC(=O)C=2C(=C3CCCOC3=CC=2)C)C(C)(C)C)=C1 HPNSNYBUADCFDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 102
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 35
- -1 glucose small molecule Chemical class 0.000 claims description 16
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 13
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 7
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 7
- 229910017693 AgCuTi Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 6
- 229910001374 Invar Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 4
- 229910010380 TiNi Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 3
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 abstract 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 5
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000219095 Vitis Species 0.000 description 1
- 235000009754 Vitis X bourquina Nutrition 0.000 description 1
- 235000012333 Vitis X labruscana Nutrition 0.000 description 1
- 235000014787 Vitis vinifera Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/008—Soldering within a furnace
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/19—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered
Abstract
本发明提供一种SiO2陶瓷基复合材料表面活化辅助钎焊的方法：在SiO2陶瓷基复合材料表面附着均匀葡萄糖小分子颗粒；经过等离子处理在SiO2陶瓷基复合材料表面覆盖薄碳层；将处理后的材料按照SiO2陶瓷基复合材料与金属材料的次序依次叠，然后将钎料置于待焊接面之间，置于真空钎焊炉中，加热。本发明提供的方法，可以使接头强度显著提高，且可以有效地降低SiO2陶瓷基复合材料与金属材料间由热膨胀系数不同引起的残余应力，最终实现了陶瓷与金属的高质量连接。
Description
技术领域
本发明涉及SiO2陶瓷基复合材料与金属材料的钎焊方法。
背景技术
由于材料在航空航天领域中的服役条件越发苛刻，所以对该领域中应用的先进材料提出越来越高的要求。SiO2陶瓷基复合材料凭借其质量轻、耐高温性能好、机械性能优良得到越来越多的关注。作为一种关键的保护和电气部件，SiO2陶瓷基复合材料已广泛应用于航天飞行器的天线罩上。SiO2陶瓷基复合材料加工成型性差，难以制成大尺寸或者复杂构件，因此在其作为天线罩材料的装配及使用中，需要在其端部与金属材料实现有效连接，从而获得成品构件。
目前，陶瓷-金属连接常用的方法有：过渡液相结合、烧结金属粉末、扩散焊和真空钎焊。其中，真空钎焊的方法应用最为广泛，因为这种方法操作简单，成本相对较低，并对焊件的形状没有严格要求。真空钎焊是指在真空条件下，采用熔点比母材低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，再通过液态钎料润湿母材并与两侧母材发生冶金反应，从而实现连接的一种方式。然而，由于SiO2陶瓷基复合材料表面对活性钎料的润湿性极差，难以实现复合构件的高质量连接甚至于有效地连接。此外，采用真空钎焊方法连接SiO2陶瓷基复合材料-金属构件时，由于SiO2陶瓷基复合材料和金属材料的热膨胀系数不匹配，因此，接头在钎焊过程中会形成较大的残余应力，严重影响接头的力学性能。因此，亟需开发一种简单高效的方法来解决上述问题。
发明内容
本发明主要通过在SiO2陶瓷基复合材料表面形成薄碳层的方法来改善其润湿性，焊接后在SiO2陶瓷基复合材料侧形成弥散的碳化钛颗粒，可以有效地解决由SiO2陶瓷基复合材料和金属件的热膨胀系数不同带来的较大的接头残余应力的问题，提高接头的连接质量。本方法简单、高效、成本低，便于工业化生产。
本发明的目的在于寻找一种简单高效的方法来实现SiO2陶瓷基复合材料与金属材料的高质量的钎焊接头。
本发明提供的方法，具体按以下步骤进行：
1)将葡萄糖水溶液附着在SiO2陶瓷基复合材料表面，随后将表面附有葡萄糖水溶液的SiO2陶瓷基复合材料加热，得到表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料；
2)将表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料置于等离子体增强化学气相沉积真空装置中，在氩气气氛下加热后冷却至室温，即在SiO2陶瓷基复合材料表面覆盖了碳颗粒；
3)将步骤2)处理后的材料按照SiO2陶瓷基复合材料与金属材料的次序交替叠放(即相同材料之间不相邻、不同材料之间相邻)，然后将钎料置于SiO2陶瓷基复合材料与金属材料相邻的待焊接面之间，得到待焊件，将待焊件置于真空钎焊炉中，抽真空，升温加热后冷却至室温。
优选的，所述步骤1)具体为：将表面去除杂质的SiO2陶瓷基复合材料浸泡在质量浓度为5％～25％的葡萄糖水溶液中0.5min～10min，随后将表面附有葡萄糖水溶液的SiO2陶瓷基复合材料放入烘箱中，加热至50℃～120℃，保温1min～10min后随炉冷却至室温；重复上述过程2次～5次，即得到表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料。
优选的，步骤1)所述加热温度为80℃，保温时间为6min。
优选的，所述步骤2)具体为：将表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料置于等离子体增强化学气相沉积真空装置中，抽真空至3×10-4Pa后通入氩气，其气体流量为40sccm～90sccm，同时调整装置内的压强为100Pa～500Pa，并以15℃/min的升温速度将样品加热至200℃～800℃后，保温30min～180min，样品随炉冷却至室温(缓慢把加热电流调到0A)，即在SiO2陶瓷基复合材料表面覆盖了碳颗粒。
优选的，所述步骤3)具体为：将步骤2)处理后的材料按照SiO2陶瓷基复合材料与金属材料的次序依次叠放，然后将钎料置于SiO2陶瓷基复合材料与金属材料相邻的待焊接面之间，得到待焊件，将待焊件置于真空钎焊炉中，抽真空至3×10-4Pa，以10℃/min的速度升温至600℃～1300℃，保温5min～20min，最后以5℃/min的速度冷却至室温。
优选的，所述的SiO2陶瓷基复合材料为SiO2f/SiO2复合材料、SiO2f/Al2O3复合材料或SiO2-BN复合材料。
优选的，所述的金属材料为钛合金TC4、金属Nb、GH99合金或Invar合金中的一种或二种以上。
优选的，所述的钎料为AgCuTi、TiNi、TiNiNb、TiZrCu中的一种或二种以上。
优选的，所述SiO2陶瓷基复合材料、钎料和金属材料需要先经过以下处理：将SiO2陶瓷基复合材料、钎料和金属材料分别用砂纸打磨并用丙酮清洗10min～20min去除杂质，得到表面洁净的SiO2陶瓷基复合材料、钎料以及金属材料。
本发明的有益效果是：
1、本发明使用的一种SiO2陶瓷基复合材料表面活化辅助钎焊的方法，陶瓷表面形成薄碳颗粒层，可以很好的改善陶瓷表面的润湿性，从而接头强度显著提高。
2、本发明使用的一种SiO2陶瓷基复合材料表面活化辅助钎焊的方法，经过等离子体处理，陶瓷表面形成的碳颗粒薄碳层向钎料中扩散，进而钎焊后陶瓷侧可以形成弥散的碳化钛颗粒，可以有效地降低SiO2陶瓷基复合材料与金属材料间，由热膨胀系数不同引起的残余应力，最终实现了陶瓷与金属的高质量连接。
3、本发明使用的一种SiO2陶瓷基复合材料表面活化辅助钎焊的方法，简单、高效、成本低、便于工业化生产。
本发明用于异种材料的钎焊，具体的，用于陶瓷基复合材料与金属材料之间的钎焊。
附图说明
图1为实施例一得到的SiO2f/SiO2陶瓷基复合材料和金属Nb的连接体焊缝组织的扫描电镜图片。
具体实施方式：
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一、本实施方式所述的一种SiO2陶瓷基复合材料表面活化辅助钎焊的方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将SiO2陶瓷基复合材料、钎料和金属材料分别用砂纸打磨并用丙酮清洗10min～20min去除杂质，得到表面洁净的SiO2陶瓷基复合材料、钎料以及金属材料；将表面去除杂质的SiO2陶瓷基复合材料浸泡在质量浓度为5％～25％的葡萄糖水溶液中0.5min～10min，随后将表面附有葡萄糖水溶液的SiO2陶瓷基复合材料放入烘箱中，加热至50℃～120℃，保温1min～10min，此过程重复2次～5次，即得到表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料。
二、将表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料置于等离子体增强化学气相沉积真空装置中，抽真空至3×10-4Pa后通入氩气，其气体流量为40sccm～90sccm，同时调整装置内的压强为100Pa～500Pa，并以15℃/min的升温速度将样品加热至200℃～800℃后，保温30min～180min。最后，待样品随炉冷却至室温后，即在SiO2陶瓷基复合材料表面覆盖了碳颗粒的薄碳层。
三、将处理后的SiO2陶瓷基复合材料与金属材料依次叠放，然后将钎料置于待焊接面之间，得到待焊件。将待焊件置于真空钎焊炉中，抽真空至3×10-4Pa，然后将真空钎焊炉升温至600℃～1300℃，并保温5min～20min，最后以5℃/min的速度冷却至室温，即完成SiO2陶瓷基复合材料与金属的钎焊过程。
所述的SiO2陶瓷基复合材料为SiO2f/SiO2复合材料、SiO2f/Al2O3复合材料或SiO2-BN复合材料。
所述的金属材料为钛合金TC4、金属Nb、GH99合金或Invar合金中的一种或二种以上。
所述的钎料为AgCuTi、TiNi、TiNiNb、TiZrCu中的一种或二种以上。
具体实施方式二：本具体实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的SiO2陶瓷基复合材料为石英纤维编织陶瓷基复合材料。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本具体实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中所述的钎料为箔片或粉末。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本具体实施方式与具体实施方式一至三不同的是：步骤一中所述的将表面滴有葡萄糖溶液的SiO2陶瓷基复合材料放入烘箱中的加热温度为90℃。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施例与具体实施方式一至四不同的是：步骤一中所述的将表面滴有葡萄糖溶液的SiO2陶瓷基复合材料放入烘箱中的保温时间为4min。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本具体实施方式与具体实施方式一至五不同的是：步骤二中所述的气相沉积压强为350Pa，处理温度为750℃。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本具体实施方式与具体实施方式一至六不同的是：步骤二中所述的气相沉积时间为2h。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本具体实施方式与具体实施方式一至七不同的是：步骤二中所述的氩气流量80sccm。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本具体实施方式与具体实施方式一至八不同的是：步骤三中将真空钎焊炉温度升温至880℃。其它与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本具体实施方式与具体实施方式一至九不同的是：步骤三中将真空钎焊炉保温8min。其它与具体实施方式一至九相同。
具体实施方式十一：本具体实施方式与具体实施方式一至十不同的是：步骤一中所述的钎料为AgCuTi钎料箔片。其它与具体实施方式一至十相同。
具体实施方式十二：本具体实施方式与具体实施方式一至十一不同的是：步骤三中在温度为1120℃。其它与具体实施方式一至十一相同。
实施例一：
本实施例所述的一种SiO2陶瓷基复合材料表面活化辅助钎焊的方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将SiO2陶瓷基复合材料、钎料和金属材料分别用砂纸打磨并用丙酮清洗15min去除杂质，得到表面洁净的SiO2陶瓷基复合材料、钎料以及金属材料；将表面去除杂质的SiO2陶瓷基复合材料浸泡在质量浓度为5％的葡萄糖水溶液中0.5min，随后将表面附有葡萄糖水溶液的SiO2陶瓷基复合材料放入烘箱中，加热至90℃，保温2min，此过程重复5次，即得到表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料。
二、将表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料置于等离子体增强化学气相沉积真空装置中，抽真空至3×10-4Pa后通入氩气，其气体流量为70sccm，同时调整装置内的压强为200Pa，并以15℃/min的升温速度将样品加热至600℃后，保温60min。最后，待样品随炉冷却至室温后，即在SiO2陶瓷基复合材料表面覆盖了薄层的碳颗粒。
三、将处理好的SiO2陶瓷基复合材料与金属材料依次叠放，然后将钎料置于待焊接面之间，得到待焊件。将待焊件置于真空钎焊炉中，抽真空至3×10-4Pa，然后将真空钎焊炉升温至1100℃，并保温20min，最后以5℃/min的速度冷却至室温，即完成SiO2陶瓷基复合材料与金属的钎焊过程。
所述的SiO2陶瓷基复合材料为SiO2f/SiO2；
所述的钎料为AgCuTi箔片；
所述的金属材料为金属Nb。
本实施例得到的SiO2f/SiO2陶瓷基复合材料和金属Nb的连接体在室温下的抗剪强度为69MPa。
图1为实施例一得到的SiO2f/SiO2陶瓷基复合材料和金属Nb的连接体焊缝组织的扫描电镜图片；由图可知，在SiO2f/SiO2陶瓷基复合材料侧的焊缝中形成弥散的碳化钛颗粒，可以有效地降低接头中的残余应力，从而提高接头的强度。
实施例二
一、将SiO2陶瓷基复合材料、钎料和金属材料分别用砂纸打磨并用丙酮清洗10min去除杂质，得到表面洁净的SiO2陶瓷基复合材料、钎料以及金属材料；将表面去除杂质的SiO2陶瓷基复合材料浸泡在质量浓度为25％的葡萄糖水溶液中10min，随后将表面附有葡萄糖水溶液的SiO2陶瓷基复合材料放入烘箱中，加热至50℃，保温1min，此过程重复2次，即得到表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料。
二、将表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料置于等离子体增强化学气相沉积真空装置中，抽真空至3×10-4Pa后通入氩气，其气体流量为40sccm，同时调整装置内的压强为100Pa，并以15℃/min的升温速度将样品加热至200℃后，保温30min。最后，待样品随炉冷却至室温后，即在SiO2陶瓷基复合材料表面覆盖了碳颗粒的薄碳层。
三、将处理后的SiO2陶瓷基复合材料与金属材料依次叠放，然后将钎料置于待焊接面之间，得到待焊件。将待焊件置于真空钎焊炉中，抽真空至3×10-4Pa，然后将真空钎焊炉升温至600℃，并保温5min，最后以5℃/min的速度冷却至室温，即完成SiO2陶瓷基复合材料与金属的钎焊过程。
所述的SiO2陶瓷基复合材料为SiO2f/SiO2复合材料。
所述的金属材料为钛合金TC4。
所述的钎料为AgCuTi。
本实施例得到的SiO2f/SiO2陶瓷基复合材料和钛合金TC4的连接体在室温下的抗剪强度为61MPa。
经扫描电镜表征可知，在SiO2f/SiO2陶瓷基复合材料侧的焊缝中形成弥散的碳化钛颗粒，可以有效地降低接头中的残余应力，从而提高接头的强度。
实施例三
一、将SiO2陶瓷基复合材料、钎料和金属材料分别用砂纸打磨并用丙酮清洗20min去除杂质，得到表面洁净的SiO2陶瓷基复合材料、钎料以及金属材料；将表面去除杂质的SiO2陶瓷基复合材料浸泡在质量浓度为15％的葡萄糖水溶液中5min，随后将表面附有葡萄糖水溶液的SiO2陶瓷基复合材料放入烘箱中，加热至120℃，保温10min，此过程重复5次，即得到表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料。
二、将表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料置于等离子体增强化学气相沉积真空装置中，抽真空至3×10-4Pa后通入氩气，其气体流量为90sccm，同时调整装置内的压强为500Pa，并以15℃/min的升温速度将样品加热至800℃后，保温180min。最后，待样品随炉冷却至室温后，即在SiO2陶瓷基复合材料表面覆盖了薄碳层。
三、将处理后的SiO2陶瓷基复合材料与金属材料依次叠放，然后将钎料置于待焊接面之间，得到待焊件。将待焊件置于真空钎焊炉中，抽真空至3×10-4Pa，然后将真空钎焊炉升温至1300℃，并保温20min，最后以5℃/min的速度冷却至室温，即完成SiO2陶瓷基复合材料与金属的钎焊过程。
所述的SiO2陶瓷基复合材料为SiO2f/Al2O3复合材料。
所述的金属材料为Invar合金。
所述的钎料为TiZrCu。
本实施例得到的SiO2f/Al2O3陶瓷基复合材料和Invar合金的连接体在室温下的抗剪强度为110MPa。
经扫描电镜表征可知，在SiO2-BN陶瓷基复合材料侧的焊缝中形成弥散的碳化钛颗粒，可以有效地降低接头中的残余应力，从而提高接头的强度。
实施例四
与实施例一的区别在于：步骤一所述加热温度为80℃，保温时间为6min
本实施例得到的SiO2f/SiO2陶瓷基复合材料和金属Nb的连接体在室温下的抗剪强度为75MPa。
经扫描电镜表征可知，在SiO2f/SiO2陶瓷基复合材料侧的焊缝中形成弥散的碳化钛颗粒，可以有效地降低接头中的残余应力，从而提高接头的强度。
Claims (9)
1.一种SiO2陶瓷基复合材料表面活化辅助钎焊的方法，其特征在于：按以下步骤实现：
1)将葡萄糖水溶液附着在SiO2陶瓷基复合材料表面，随后将表面附有葡萄糖水溶液的SiO2陶瓷基复合材料加热，得到表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料；
2)将表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料置于等离子体增强化学气相沉积真空装置中，在氩气气氛下加热后冷却至室温，即在SiO2陶瓷基复合材料表面覆盖了碳颗粒；
3)将步骤2)处理后的材料按照SiO2陶瓷基复合材料、金属材料的次序交替叠放，然后将钎料置于SiO2陶瓷基复合材料与金属材料相邻的待焊接面之间，得到待焊件，将待焊件置于真空钎焊炉中，抽真空，升温加热后冷却至室温。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤1)具体为：将表面去除杂质的SiO2陶瓷基复合材料浸泡在质量浓度为5％～25％的葡萄糖水溶液中0.5min～10min，随后将表面附有葡萄糖水溶液的SiO2陶瓷基复合材料放入烘箱中，加热至50℃～120℃，保温1min～10min后随炉冷却至室温；重复上述过程2次～5次，即得到表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：步骤1)所述加热温度为80℃，保温时间为6min。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：所述步骤2)具体为：将表面附有均匀葡萄糖小分子颗粒的SiO2陶瓷基复合材料置于等离子体增强化学气相沉积真空装置中，抽真空至3×10-4Pa后通入氩气，其气体流量为40sccm～90sccm，同时调整装置内的压强为100Pa～500Pa，并以15℃/min的升温速度将样品加热至200℃～800℃后，保温30min～180min，样品随炉冷却至室温，即在SiO2陶瓷基复合材料表面覆盖了碳颗粒。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤3)具体为：将步骤2)处理后的材料按照SiO2陶瓷基复合材料、金属材料的次序交替叠放，然后将钎料置于SiO2陶瓷基复合材料与金属材料相邻的待焊接面之间，得到待焊件，将待焊件置于真空钎焊炉中，抽真空至3×10-4Pa，以10℃/min的速度升温至600℃～1300℃，保温5min～20min，最后以5℃/min的速度冷却至室温。
6.根据权利要求4所述方法，其特征在于：所述的SiO2陶瓷基复合材料为SiO2f/SiO2复合材料、SiO2f/Al2O3复合材料或SiO2-BN复合材料。
7.根据权利要求4所述方法，其特征在于：所述的金属材料为钛合金TC4、金属Nb、GH99合金或Invar合金中的一种或二种以上。
8.根据权利要求4所述方法，其特征在于：所述的钎料为AgCuTi、TiNi、TiNiNb、TiZrCu中的一种或二种以上。
9.根据权利要求4所述方法，其特征在于：所述SiO2陶瓷基复合材料、钎料和金属材料需要先经过以下处理：将SiO2陶瓷基复合材料、钎料和金属材料分别用砂纸打磨并用丙酮清洗10min～20min去除杂质，得到表面洁净的SiO2陶瓷基复合材料、钎料以及金属材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710032291.6A CN106695047B (zh) | 2017-01-16 | 2017-01-16 | 一种SiO2陶瓷基复合材料表面活化辅助钎焊的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710032291.6A CN106695047B (zh) | 2017-01-16 | 2017-01-16 | 一种SiO2陶瓷基复合材料表面活化辅助钎焊的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106695047A true CN106695047A (zh) | 2017-05-24 |
| CN106695047B CN106695047B (zh) | 2019-04-02 |
Family
ID=58907771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710032291.6A Expired - Fee Related CN106695047B (zh) | 2017-01-16 | 2017-01-16 | 一种SiO2陶瓷基复合材料表面活化辅助钎焊的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106695047B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102400121A (zh) * | 2011-11-05 | 2012-04-04 | 上海上大瑞沪微系统集成技术有限公司 | 用于强化复合无铅焊料的纳米陶瓷颗粒的制备工艺 |
| CN104096939A (zh) * | 2014-07-23 | 2014-10-15 | 哈尔滨工业大学 | 一种新型陶瓷基复合材料低温表面渗碳辅助钎焊方法 |
| EP2796591A1 (en) * | 2009-05-13 | 2014-10-29 | SiO2 Medical Products, Inc. | Apparatus and process for interior coating of vessels |
| CN104399986A (zh) * | 2014-05-31 | 2015-03-11 | 福州大学 | 一种用于制备贱金属及其合金构件的3d打印方法 |
| CN105609740A (zh) * | 2016-03-01 | 2016-05-25 | 中国科学院化学研究所 | 一种硅合金复合微球和其制备方法以及应用 |
-
2017
- 2017-01-16 CN CN201710032291.6A patent/CN106695047B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2796591A1 (en) * | 2009-05-13 | 2014-10-29 | SiO2 Medical Products, Inc. | Apparatus and process for interior coating of vessels |
| CN102400121A (zh) * | 2011-11-05 | 2012-04-04 | 上海上大瑞沪微系统集成技术有限公司 | 用于强化复合无铅焊料的纳米陶瓷颗粒的制备工艺 |
| CN104399986A (zh) * | 2014-05-31 | 2015-03-11 | 福州大学 | 一种用于制备贱金属及其合金构件的3d打印方法 |
| CN104096939A (zh) * | 2014-07-23 | 2014-10-15 | 哈尔滨工业大学 | 一种新型陶瓷基复合材料低温表面渗碳辅助钎焊方法 |
| CN105609740A (zh) * | 2016-03-01 | 2016-05-25 | 中国科学院化学研究所 | 一种硅合金复合微球和其制备方法以及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106695047B (zh) | 2019-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109396631B (zh) | 一种钨/过渡层/不锈钢的热等静压扩散连接方法 | |
| RU2012118975A (ru) | Способ составной герметизации для вакуумного стекла | |
| CN104096939A (zh) | 一种新型陶瓷基复合材料低温表面渗碳辅助钎焊方法 | |
| CN102554509A (zh) | 一种钼铜合金与不锈钢的真空钎焊钎料及工艺 | |
| CN102489813A (zh) | 钼铜合金与不锈钢的真空活性钎焊工艺 | |
| CN108161156A (zh) | 一种钼合金和石墨的真空钎焊方法 | |
| CN102489865A (zh) | 铜背板与靶材的焊接方法 | |
| CN105418135B (zh) | 一种SiO2陶瓷基复合材料的钎焊方法 | |
| CN105728981A (zh) | 焊接Si3N4陶瓷–不锈钢的钎料及其钎焊方法 | |
| CN108296586A (zh) | 一种SiO2-BN复合陶瓷与Invar合金的钎焊方法 | |
| JP2004519330A (ja) | 鋼鉄製の母材と耐腐食性金属被覆とを有するクラッド材の製造方法 | |
| CN101786899A (zh) | 焊接碳/碳化硅陶瓷基复合材料与钛铝基合金的钎料及钎焊的方法 | |
| CN103341675A (zh) | 一种利用Ti-Co-Nb钎料钎焊Cf/SiC复合材料和金属Nb的方法 | |
| CN105081502B (zh) | 一种氮气处理及其辅助钎焊陶瓷基复合材料的方法 | |
| CN106695047A (zh) | 一种SiO2陶瓷基复合材料表面活化辅助钎焊的方法 | |
| CN105364246B (zh) | 一种表面腐蚀SiO2陶瓷基复合材料辅助钎焊的方法 | |
| CN115213561B (zh) | 添加钛作为过渡层实现玻璃与不锈钢的激光封接方法 | |
| CN103240540B (zh) | 一种用于SiO2陶瓷及SiO2陶瓷基复合材料连接的钎料及其制备方法 | |
| CN101717270A (zh) | 一种SiC陶瓷与高温合金的连接方法 | |
| CN109851388B (zh) | 表面改性辅助钎焊SiO2-BN与Invar合金的方法 | |
| CN109848501B (zh) | 一种用于钼铜合金与不锈钢的高强度钎焊方法 | |
| KR20140115276A (ko) | 경납땜 및 납땜 공정을 사용하여 금속 시트를 흑연 구조에 부착하는 방법 | |
| CN110695565B (zh) | 一种石英与可伐合金钎焊用铟基活性钎料及钎焊工艺 | |
| CN113385851B (zh) | 用于碳化硅陶瓷连接的耐高温耐腐蚀焊料及其制备方法和应用 | |
| CN112935508B (zh) | 大尺寸钛合金棒加工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190402 |