CN107838513A - 一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法及利用该钎料进行钎焊的方法 - Google Patents

一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法及利用该钎料进行钎焊的方法 Download PDF

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Abstract

一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法及利用该钎料进行钎焊的方法，本发明涉及一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法及利用该钎料进行钎焊的方法。本发明是要解决钎焊温度高对原材料组织的破坏以及金属钎料与SiC颗粒润湿性差导致钎焊接头密封性差的问题。本发明的钎料是Sn‑Ag‑Cu‑Bi急冷箔状钎料，其制备方法包括如下步骤：一、原料表面预处理；二、制备钎料毛坯；三、制备急冷箔状钎料；涉及一种SiCp/Al复合材料的钎焊方法，包括如下步骤：一、SiCp/Al复合材料表面化学镀镍；二、待焊面预处理；三、真空钎焊。本发明主要用于封接T/R组件壳体。

Description

一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法及利用该钎 料进行钎焊的方法
技术领域
本发明属于电子封装材料工程应用领域，具体涉及一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎 料的制备方法及利用该钎料进行钎焊的方法。
背景技术
碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)因其具有高比强度、比刚度，高导热导电性， 低密度和热膨胀系数可调等优良特性，在航空航天、武器装备等电子封装领域具有重要的 应用前景。目前，SiCp/Al复合材料已经成为替代Kovar、W/Cu和Mo/Cu等传统电子封装材料的理想选择，其中相控阵雷达中多芯片T/R组件壳体便是其重要应用方向之一，然而高密封性是其应用的必要条件。
真空钎焊作为SiCp/Al复合材料推广应用的重要二次加工技术，其连接界面包括铝基 体/金属钎料界面(强连接界面)以及SiC颗粒/金属钎料界面(弱连接界面)，而连接界面 间良好的润湿性是其获得高质量连接的必要条件。具体来说，金属钎料在SiC颗粒表面的 润湿性差，在焊接过程中易造成焊缝局部位置形成气孔、夹杂、微裂纹等缺陷，这将导致钎焊接头连接强度低、气密性差，从而限制了SiCp/Al复合材料在电子封装领域的推广使用。目前，用于SiCp/Al复合材料的真空钎焊绝大部分属于中高温真空钎焊，而钎焊温度 过高(硬钎焊、长时间保温)将导致SiCp/Al复合材料本身组织的热损伤，继而降低该材 料的使用性能。
发明内容
本发明是要解决钎焊温度高对原材料组织的破坏以及金属钎料与SiC颗粒润湿性差导 致钎焊接头密封性差的问题，而提供一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法及利 用该钎料进行钎焊的方法。
一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法是按以下步骤完成的：
一、按质量百分数2.8％～3.2％Ag、0.4％～0.8％Cu、2％～4％Bi和余量为Sn称取原料；
二、将步骤一称取的0.4％～0.8％Cu先采用质量分数为10％～15％的HCl水溶液超声清 洗15min～20min，再采用去离子水超声清洗10min～15min，最后放入丙酮酒精混合液中超 声清洗8min～12min，冷风吹干，得到洁净Cu单质；将步骤一称取的2.8％～3.2％Ag、2％～4％Bi 和余量为Sn分别采用去离子水超声清洗10min～15min，再分别放入丙酮酒精混合液中超声 清洗8min～12min，冷风吹干，得到洁净Ag单质、洁净Bi单质和洁净Sn单质；
三、将KCl与LiCl混合得到保护盐，将保护盐置于刚玉坩埚内并将刚玉坩埚转移至电 阻炉中，将炉温从室温升温至500℃，在温度为500℃的条件下保温至保护盐完全熔化；将 步骤二得到的洁净Bi单质和洁净Sn单质放入刚玉坩埚中，在温度为500℃的条件下保温至洁净Bi单质和洁净Sn单质完全熔化，得到Sn-Bi金属液，向Sn-Bi金属液中加入步骤二 得到的洁净Cu单质和洁净Ag单质，将炉温从500℃升温至650℃，在温度为650℃的条件 下保温至洁净Cu单质和洁净Ag单质完全熔化，当洁净Cu单质和洁净Ag单质完全熔化 后每5min采用玻璃棒搅拌均匀，搅拌5次后将金属液倒入刚玉舟中，自然冷却并去除保护 盐，得到钎料毛坯；
四、按实际需要将步骤三得到的钎料毛坯进行切割，得到钎料合金，对钎料合金进行 清洗，洁净后置于石英管中，将装有钎料合金的石英管固定在真空甩带机炉腔内的感应线 圈中，调整石英管下端喷嘴至铜辊的间距为1.5mm～1.7mm；然后对甩带机腔体抽真空至1 ×10-3Pa～3×10-3Pa后通入氩气；然后启动铜辊旋转控制开关，调节铜辊转速至 1200r/min～1400r/min，打开感应加热电源，调节电流至11A～12A，加热0.5min～1min，待 石英管内的钎料合金完全熔化后以压力为1×10-2Pa～5×10-2Pa向石英管内通入氩气，并将 熔融的钎料在气体压力差作用下，从石英管下端的喷嘴处喷至高速旋转的铜辊上，得到 Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料。
利用上述方法制备的SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料进行钎焊的方法是按以下步骤进 行的：
一、SiCp/Al复合材料表面化学镀镍：将SiCp/Al复合材料表面采用400#砂纸打磨，然 后在蒸馏水中超声清洗5min～10min，再置入质量浓度为20％～30％的盐酸硫酸混合液中酸 洗，表面活化后放入镀液中进行化学镀镍，得到表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料；所述 镀液是由硫酸镍、氯化镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、氯化铵和氨水组成，所述镀液中硫酸镍的浓度为25g/L、氯化镍的浓度为25g/L、次亚磷酸钠的浓度为20g/L、柠檬酸钠的浓度 为30g/L、氯化铵的浓度为50g/L、氨水的浓度为50mL/L；所述表面化学镀镍的SiCp/Al 复合材料表面的化学镀镍层的厚度为6μm～8μm；所述质量浓度为20％～30％的盐酸硫酸混 合液中盐酸与硫酸的体积比为1:2；
二、待焊面预处理及真空钎焊：将表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料和Sn-Ag-Cu-Bi 急冷箔状钎料放入酒精中超声清洗10min～15min，然后将洁净的表面化学镀镍的SiCp/Al 复合材料装配洁净的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料，装配完成后转移至真空钎焊炉中按照设 定的钎焊工艺进行真空钎焊，即完成SiCp/Al复合材料的钎焊连接。
本发明的有益效果：
本发明采用单面流铸、快速甩带技术制备了Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料，所获得的钎 料组织细小、成分均匀，韧性良好。钎料加热后与镀镍层发生冶金反应，并形成以(CuNi)6Sn5相为反应层的致密钎焊连接以及Ag3Sn相强化且成型良好的钎缝。本发明获得的SiCp/Al 复合材料真空钎焊接头可实现最大抗剪强度达到53MPa、密封性达到10-8Pa·m3/s的性能指 标，可广泛应用于封接T/R组件壳体。
附图说明
图1为实施例一得到的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料的扫描电镜图；
图2为实施例一得到的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料中Sn的能谱图；
图3为实施例一得到的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料中Ag的能谱图；
图4为实施例一得到的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料中Cu的能谱图；
图5为实施例一得到的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料中Bi的能谱图；
图6为实施例一中所述表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料表面的化学镀镍层表面形貌 的扫描电镜图；
图7为实施例一中完成SiCp/Al复合材料的钎焊连接后接头微观组织典型扫描电镜图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法是按 以下步骤完成的：
一、按质量百分数2.8％～3.2％Ag、0.4％～0.8％Cu、2％～4％Bi和余量为Sn称取原料；
二、将步骤一称取的0.4％～0.8％Cu先采用质量分数为10％～15％的HCl水溶液超声清 洗15min～20min，再采用去离子水超声清洗10min～15min，最后放入丙酮酒精混合液中超 声清洗8min～12min，冷风吹干，得到洁净Cu单质；将步骤一称取的2.8％～3.2％Ag、2％～4％Bi 和余量为Sn分别采用去离子水超声清洗10min～15min，再分别放入丙酮酒精混合液中超声 清洗8min～12min，冷风吹干，得到洁净Ag单质、洁净Bi单质和洁净Sn单质；
三、将KCl与LiCl混合得到保护盐，将保护盐置于刚玉坩埚内并将刚玉坩埚转移至电 阻炉中，将炉温从室温升温至500℃，在温度为500℃的条件下保温至保护盐完全熔化；将 步骤二得到的洁净Bi单质和洁净Sn单质放入刚玉坩埚中，在温度为500℃的条件下保温至洁净Bi单质和洁净Sn单质完全熔化，得到Sn-Bi金属液，向Sn-Bi金属液中加入步骤二 得到的洁净Cu单质和洁净Ag单质，将炉温从500℃升温至650℃，在温度为650℃的条件 下保温至洁净Cu单质和洁净Ag单质完全熔化，当洁净Cu单质和洁净Ag单质完全熔化 后每5min采用玻璃棒搅拌均匀，搅拌5次后将金属液倒入刚玉舟中，自然冷却并去除保护 盐，得到钎料毛坯；
四、按实际需要将步骤三得到的钎料毛坯进行切割，得到钎料合金，对钎料合金进行 清洗，洁净后置于石英管中，将装有钎料合金的石英管固定在真空甩带机炉腔内的感应线 圈中，调整石英管下端喷嘴至铜辊的间距为1.5mm～1.7mm；然后对甩带机腔体抽真空至1 ×10-3Pa～3×10-3Pa后通入氩气；然后启动铜辊旋转控制开关，调节铜辊转速至 1200r/min～1400r/min，打开感应加热电源，调节电流至11A～12A，加热0.5min～1min，待 石英管内的钎料合金完全熔化后以压力为1×10-2Pa～5×10-2Pa向石英管内通入氩气，并将 熔融的钎料在气体压力差作用下，从石英管下端的喷嘴处喷至高速旋转的铜辊上，得到 Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料。
本实施方式步骤四按实际需要将步骤三得到的钎料毛坯进行切割是要使得钎料尺寸稍 大于焊接构件待焊面的尺寸。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述Sn、Ag、Cu 和Bi的纯度均高于99.99％。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中所述丙酮酒 精混合液中丙醇与酒精的体积比为1:3。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三中KCl与 LiCl的质量比为1.3:1。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中所述洁 净Cu单质、洁净Ag单质、洁净Bi单质和洁净Sn单质的总质量与步骤三中所述保护盐的质量比为(10～12):(5～6)。其他与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四得到的 Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料的厚度为85μm～100μm。其他与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式利用具体实施方式一所述方法制备的SiCp/Al复合材料 钎焊用软钎料进行钎焊的方法是按以下步骤进行的：
一、SiCp/Al复合材料表面化学镀镍：将SiCp/Al复合材料表面采用400#砂纸打磨，然 后在蒸馏水中超声清洗5min～10min，再置入质量浓度为20％～30％的盐酸硫酸混合液中酸 洗，表面活化后放入镀液中进行化学镀镍，得到表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料；所述 镀液是由硫酸镍、氯化镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、氯化铵和氨水组成，所述镀液中硫酸镍的浓度为25g/L、氯化镍的浓度为25g/L、次亚磷酸钠的浓度为20g/L、柠檬酸钠的浓度 为30g/L、氯化铵的浓度为50g/L、氨水的浓度为50mL/L；所述表面化学镀镍的SiCp/Al 复合材料表面的化学镀镍层的厚度为6μm～8μm；所述质量浓度为20％～30％的盐酸硫酸混 合液中盐酸与硫酸的体积比为1:2；
二、待焊面预处理及真空钎焊：将表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料和Sn-Ag-Cu-Bi 急冷箔状钎料放入酒精中超声清洗10min～15min，然后将洁净的表面化学镀镍的SiCp/Al 复合材料装配洁净的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料，装配完成后转移至真空钎焊炉中进行真 空钎焊，即完成SiCp/Al复合材料的钎焊连接。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是：步骤一中所述化学镀镍是 在温度为80℃的恒温水浴锅中施镀，施镀时间为30min，PH值为9。其他与具体实施方式 七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式七或八不同的是：步骤二中将洁净的表 面化学镀镍的SiCp/Al复合材料装配洁净的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料时施加的压力为 2MPa～3MPa。其他与具体实施方式七或八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式七至九之一不同的是：步骤二中所述真 空钎焊的工艺参数为：真空度5×10-4Pa～3×10-3Pa，钎焊温度为260℃～280℃，保温时间为 10min～35min。其他与具体实施方式七至九之一相同。
采用下述实施例验证本发明效果：
实施例一：一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法是按以下步骤完成的：
一、按质量百分数3％Ag、0.5％Cu、3％Bi和余量为Sn称取原料；
二、将步骤一称取的0.5％Cu先采用质量分数为15％的HCl水溶液超声清洗20min，再采用去离子水超声清洗15min，最后放入丙酮酒精混合液中超声清洗12min，冷风吹干，得到洁净Cu单质；将步骤一称取的3％Ag、3％Bi和余量为Sn分别采用去离子水超声清洗15min，再分别放入丙酮酒精混合液中超声清洗12min，冷风吹干，得到洁净Ag单质、洁 净Bi单质和洁净Sn单质；
三、将50g KCl与LiCl混合得到保护盐，将保护盐置于刚玉坩埚内并将刚玉坩埚转移 至电阻炉中，将炉温从室温升温至500℃，在温度为500℃的条件下保温至保护盐完全熔化； 将步骤二得到的洁净Bi单质和洁净Sn单质放入刚玉坩埚中，在温度为500℃的条件下保 温至洁净Bi单质和洁净Sn单质完全熔化，得到Sn-Bi金属液，向Sn-Bi金属液中加入步骤二得到的洁净Cu单质和洁净Ag单质，将炉温从500℃升温至650℃，在温度为650℃的条 件下保温至洁净Cu单质和洁净Ag单质完全熔化，当洁净Cu单质和洁净Ag单质完全熔 化后每5min采用玻璃棒搅拌均匀，搅拌5次后将金属液倒入刚玉舟中，自然冷却并去除保 护盐，得到钎料毛坯；
四、按实际需要将步骤三得到的钎料毛坯进行切割，得到钎料合金，对钎料合金进行 清洗，洁净后置于石英管中，将装有钎料合金的石英管固定在真空甩带机炉腔内的感应线 圈中，调整石英管下端喷嘴至铜辊的间距为1.7mm；然后对甩带机腔体抽真空至3×10- 3Pa 后通入氩气；然后启动铜辊旋转控制开关，调节铜辊转速至1300r/min，打开感应加热电源， 调节电流至11A，加热0.5min，待石英管内的钎料合金完全熔化后以压力为1×10-2Pa向石 英管内通入氩气，并将熔融的钎料在气体压力差作用下，从石英管下端的喷嘴处喷至高速 旋转的铜辊上，得到Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料；
步骤一中所述Sn、Ag、Cu和Bi的纯度均高于99.99％；
步骤二中所述丙酮酒精混合液中丙醇与酒精的体积比为1:3；
步骤二中所述洁净Cu单质、洁净Ag单质、洁净Bi单质和洁净Sn单质的总质量为100g～120g；
步骤三中KCl与LiCl的质量比为1.3:1；
步骤四得到的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料的厚度为85μm。
图1为实施例一得到的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料的扫描电镜图，从图1可以看出，钎料组织细小、成分均匀。图2为实施例一得到的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料中Sn的能谱图；图3为实施例一得到的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料中Ag的能谱图；图4为实施例一得 到的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料中Cu的能谱图；图5为实施例一得到的Sn-Ag-Cu-Bi急冷 箔状钎料中Bi的能谱图；从图2～图5中元素点的分布情况可以看出，Sn的含量最多，Ag 和Bi的含量相当，Cu的含量最少；再从每个图中的元素点的分布情况可以看出，钎料成 分均匀，无偏析。
利用上述方法制备的SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料进行钎焊的方法是按以下步骤进 行的：
一、SiCp/Al复合材料表面化学镀镍：将SiCp/Al复合材料表面采用400#砂纸打磨，然 后在蒸馏水中超声清洗10min，再置入质量浓度为25％的盐酸硫酸混合液中酸洗，表面活 化后放入镀液中进行化学镀镍，得到表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料；所述镀液是由硫 酸镍、氯化镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、氯化铵和氨水组成，所述镀液中硫酸镍的浓度为25g/L、氯化镍的浓度为25g/L、次亚磷酸钠的浓度为20g/L、柠檬酸钠的浓度为30g/L、氯 化铵的浓度为50g/L、氨水的浓度为50mL/L；所述表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料表面 的化学镀镍层的厚度为8μm；所述质量浓度为25％的盐酸硫酸混合液中盐酸与硫酸的体积 比为1:2；
二、待焊面预处理及真空钎焊：将表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料和Sn-Ag-Cu-Bi 急冷箔状钎料放入酒精中超声清洗15min，然后将洁净的表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料 装配洁净的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料，装配完成后转移至真空钎焊炉中进行真空钎焊， 即完成SiCp/Al复合材料的钎焊连接；
步骤一中所述化学镀镍是在温度为80℃的恒温水浴锅中施镀，施镀时间为30min，PH 值为9；
步骤二中将洁净的表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料装配洁净的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状 钎料时施加的压力为2MPa；
步骤二中所述真空钎焊的工艺参数为：真空度3×10-3Pa，钎焊温度为270℃，保温时 间为20min。
本实施例所获得的钎焊接头可实现抗剪强度达到53MPa、密封性达到10-8Pa·m3/s的性 能指标。
图6为实施例一中所述表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料表面的化学镀镍层表面形貌 的扫描电镜图，从图6可以看出，化学镀镍层是由大量胞状结构组合而成，镀镍层组织均 匀，致密，无孔洞、缝隙等缺陷。图7为实施例一中完成SiCp/Al复合材料的钎焊连接后接头微观组织典型扫描电镜图，从图7可以看出，钎料与镀镍层发生冶金反应，形成了致 密钎焊连接和成型良好的钎缝。
实施例二：一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法是按以下步骤完成的：
一、按质量百分数3％Ag、0.5％Cu、3％Bi和余量为Sn称取原料；
二、将步骤一称取的0.5％Cu先采用质量分数为15％的HCl水溶液超声清洗18min，再采用去离子水超声清洗10min，最后放入丙酮酒精混合液中超声清洗10min，冷风吹干，得到洁净Cu单质；将步骤一称取的3％Ag、3％Bi和余量为Sn分别采用去离子水超声清洗10min，再分别放入丙酮酒精混合液中超声清洗10min，冷风吹干，得到洁净Ag单质、洁 净Bi单质和洁净Sn单质；
三、将50g KCl与LiCl混合得到保护盐，将保护盐置于刚玉坩埚内并将刚玉坩埚转移 至电阻炉中，将炉温从室温升温至500℃，在温度为500℃的条件下保温至保护盐完全熔化； 将步骤二得到的洁净Bi单质和洁净Sn单质放入刚玉坩埚中，在温度为500℃的条件下保 温至洁净Bi单质和洁净Sn单质完全熔化，得到Sn-Bi金属液，向Sn-Bi金属液中加入步骤二得到的洁净Cu单质和洁净Ag单质，将炉温从500℃升温至650℃，在温度为650℃的条 件下保温至洁净Cu单质和洁净Ag单质完全熔化，当洁净Cu单质和洁净Ag单质完全熔 化后每5min采用玻璃棒搅拌均匀，搅拌5次后将金属液倒入刚玉舟中，自然冷却并去除保 护盐，得到钎料毛坯；
四、按实际需要将步骤三得到的钎料毛坯进行切割，得到钎料合金，对钎料合金进行 清洗，洁净后置于石英管中，将装有钎料合金的石英管固定在真空甩带机炉腔内的感应线 圈中，调整石英管下端喷嘴至铜辊的间距为1.7mm；然后对甩带机腔体抽真空至3×10- 3Pa 后通入氩气；然后启动铜辊旋转控制开关，调节铜辊转速至1200r/min，打开感应加热电源， 调节电流至11A，加热1min，待石英管内的钎料合金完全熔化后以压力为1×10-2Pa向石 英管内通入氩气，并将熔融的钎料在气体压力差作用下，从石英管下端的喷嘴处喷至高速 旋转的铜辊上，得到Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料；
步骤一中所述Sn、Ag、Cu和Bi的纯度均高于99.99％；
步骤二中所述丙酮酒精混合液中丙醇与酒精的体积比为1:3；
步骤二中所述洁净Cu单质、洁净Ag单质、洁净Bi单质和洁净Sn单质的总质量为100g～120g；
步骤三中KCl与LiCl的质量比为1.3:1；
步骤四得到的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料的厚度为90μm。
利用上述方法制备的SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料进行钎焊的方法是按以下步骤进 行的：
一、SiCp/Al复合材料表面化学镀镍：将SiCp/Al复合材料表面采用400#砂纸打磨，然 后在蒸馏水中超声清洗10min，再置入质量浓度为30％的盐酸硫酸混合液中酸洗，表面活 化后放入镀液中进行化学镀镍，得到表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料；所述镀液是由硫 酸镍、氯化镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、氯化铵和氨水组成，所述镀液中硫酸镍的浓度为25g/L、氯化镍的浓度为25g/L、次亚磷酸钠的浓度为20g/L、柠檬酸钠的浓度为30g/L、氯 化铵的浓度为50g/L、氨水的浓度为50mL/L；所述表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料表面 的化学镀镍层的厚度为8μm；所述质量浓度为30％的盐酸硫酸混合液中盐酸与硫酸的体积 比为1:2；
二、待焊面预处理及真空钎焊：将表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料和Sn-Ag-Cu-Bi 急冷箔状钎料放入酒精中超声清洗15min，然后将洁净的表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料 装配洁净的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料，装配完成后转移至真空钎焊炉中进行真空钎焊， 即完成SiCp/Al复合材料的钎焊连接；
步骤一中所述化学镀镍是在温度为80℃的恒温水浴锅中施镀，施镀时间为30min，PH 值为9；
步骤二中将洁净的表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料装配洁净的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状 钎料时施加的压力为3MPa；
步骤二中所述真空钎焊的工艺参数为：真空度3×10-3Pa，钎焊温度为280℃，保温时 间为10min。
本实施例所获得的钎焊接头可实现抗剪强度达到42MPa、密封性达到10-8Pa·m3/s的性 能指标。
实施例三：一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法是按以下步骤完成的：
一、按质量百分数2.8％Ag、0.5％Cu、2.5％Bi和余量为Sn称取原料；
二、将步骤一称取的0.5％Cu先采用质量分数为15％的HCl水溶液超声清洗20min，再采用去离子水超声清洗10min，最后放入丙酮酒精混合液中超声清洗10min，冷风吹干，得到洁净Cu单质；将步骤一称取的2.8％Ag、2.5％Bi和余量为Sn分别采用去离子水超声 清洗10min，再分别放入丙酮酒精混合液中超声清洗10min，冷风吹干，得到洁净Ag单质、 洁净Bi单质和洁净Sn单质；
三、将50g KCl与LiCl混合得到保护盐，将保护盐置于刚玉坩埚内并将刚玉坩埚转移 至电阻炉中，将炉温从室温升温至500℃，在温度为500℃的条件下保温至保护盐完全熔化； 将步骤二得到的洁净Bi单质和洁净Sn单质放入刚玉坩埚中，在温度为500℃的条件下保 温至洁净Bi单质和洁净Sn单质完全熔化，得到Sn-Bi金属液，向Sn-Bi金属液中加入步骤二得到的洁净Cu单质和洁净Ag单质，将炉温从500℃升温至650℃，在温度为650℃的条 件下保温至洁净Cu单质和洁净Ag单质完全熔化，当洁净Cu单质和洁净Ag单质完全熔 化后每5min采用玻璃棒搅拌均匀，搅拌5次后将金属液倒入刚玉舟中，自然冷却并去除保 护盐，得到钎料毛坯；
四、按实际需要将步骤三得到的钎料毛坯进行切割，得到钎料合金，对钎料合金进行 清洗，洁净后置于石英管中，将装有钎料合金的石英管固定在真空甩带机炉腔内的感应线 圈中，调整石英管下端喷嘴至铜辊的间距为1.5mm；然后对甩带机腔体抽真空至3×10- 3Pa 后通入氩气；然后启动铜辊旋转控制开关，调节铜辊转速至1400r/min，打开感应加热电源， 调节电流至12A，加热1min，待石英管内的钎料合金完全熔化后以压力为2×10-2Pa向石 英管内通入氩气，并将熔融的钎料在气体压力差作用下，从石英管下端的喷嘴处喷至高速 旋转的铜辊上，得到Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料；
步骤一中所述Sn、Ag、Cu和Bi的纯度均高于99.99％；
步骤二中所述丙酮酒精混合液中丙醇与酒精的体积比为1:3；
步骤二中所述洁净Cu单质、洁净Ag单质、洁净Bi单质和洁净Sn单质的总质量为100g～120g；
步骤三中KCl与LiCl的质量比为1.3:1；
步骤四得到的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料的厚度为88μm。
利用上述方法制备的SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料进行钎焊的方法是按以下步骤进 行的：
一、SiCp/Al复合材料表面化学镀镍：将SiCp/Al复合材料表面采用400#砂纸打磨，然 后在蒸馏水中超声清洗10min，再置入质量浓度为30％的盐酸硫酸混合液中酸洗，表面活 化后放入镀液中进行化学镀镍，得到表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料；所述镀液是由硫 酸镍、氯化镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、氯化铵和氨水组成，所述镀液中硫酸镍的浓度为25g/L、氯化镍的浓度为25g/L、次亚磷酸钠的浓度为20g/L、柠檬酸钠的浓度为30g/L、氯 化铵的浓度为50g/L、氨水的浓度为50mL/L；所述表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料表面 的化学镀镍层的厚度为8μm；所述质量浓度为30％的盐酸硫酸混合液中盐酸与硫酸的体积 比为1:2；
二、待焊面预处理及真空钎焊：将表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料和Sn-Ag-Cu-Bi 急冷箔状钎料放入酒精中超声清洗15min，然后将洁净的表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料 装配洁净的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料，装配完成后转移至真空钎焊炉中进行真空钎焊， 即完成SiCp/Al复合材料的钎焊连接；
步骤一中所述化学镀镍是在温度为80℃的恒温水浴锅中施镀，施镀时间为30min，PH 值为9；
步骤二中将洁净的表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料装配洁净的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状 钎料时施加的压力为3MPa；
步骤二中所述真空钎焊的工艺参数为：真空度3×10-3Pa，钎焊温度为270℃，保温时 间为35min。
本实施例所获得的钎焊接头可实现抗剪强度达到38MPa、密封性达到10-8Pa·m3/s的性 能指标。

Claims (10)

1.一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法，其特征在于SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法是按以下步骤完成的：
一、按质量百分数2.8％～3.2％Ag、0.4％～0.8％Cu、2％～4％Bi和余量为Sn称取原料；
二、将步骤一称取的0.4％～0.8％Cu先采用质量分数为10％～15％的HCl水溶液超声清洗15min～20min，再采用去离子水超声清洗10min～15min，最后放入丙酮酒精混合液中超声清洗8min～12min，冷风吹干，得到洁净Cu单质；将步骤一称取的2.8％～3.2％Ag、2％～4％Bi和余量为Sn分别采用去离子水超声清洗10min～15min，再分别放入丙酮酒精混合液中超声清洗8min～12min，冷风吹干，得到洁净Ag单质、洁净Bi单质和洁净Sn单质；
三、将KCl与LiCl混合得到保护盐，将保护盐置于刚玉坩埚内并将刚玉坩埚转移至电阻炉中，将炉温从室温升温至500℃，在温度为500℃的条件下保温至保护盐完全熔化；将步骤二得到的洁净Bi单质和洁净Sn单质放入刚玉坩埚中，在温度为500℃的条件下保温至洁净Bi单质和洁净Sn单质完全熔化，得到Sn-Bi金属液，向Sn-Bi金属液中加入步骤二得到的洁净Cu单质和洁净Ag单质，将炉温从500℃升温至650℃，在温度为650℃的条件下保温至洁净Cu单质和洁净Ag单质完全熔化，当洁净Cu单质和洁净Ag单质完全熔化后每5min采用玻璃棒搅拌均匀，搅拌5次后将金属液倒入刚玉舟中，自然冷却并去除保护盐，得到钎料毛坯；
四、按实际需要将步骤三得到的钎料毛坯进行切割，得到钎料合金，对钎料合金进行清洗，洁净后置于石英管中，将装有钎料合金的石英管固定在真空甩带机炉腔内的感应线圈中，调整石英管下端喷嘴至铜辊的间距为1.5mm～1.7mm；然后对甩带机腔体抽真空至1×10-3Pa～3×10-3Pa后通入氩气；然后启动铜辊旋转控制开关，调节铜辊转速至1200r/min～1400r/min，打开感应加热电源，调节电流至11A～12A，加热0.5min～1min，待石英管内的钎料合金完全熔化后以压力为1×10-2Pa～5×10-2Pa向石英管内通入氩气，并将熔融的钎料在气体压力差作用下，从石英管下端的喷嘴处喷至高速旋转的铜辊上，得到Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料。
2.根据权利要求1所述的一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法，其特征在于步骤一中所述Sn、Ag、Cu和Bi的纯度均高于99.99％。
3.根据权利要求1所述的一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法，其特征在于步骤二中所述丙酮酒精混合液中丙醇与酒精的体积比为1:3。
4.根据权利要求1所述的一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法，其特征在于步骤三中KCl与LiCl的质量比为1.3:1。
5.根据权利要求1所述的一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法，其特征在于步骤二中所述洁净Cu单质、洁净Ag单质、洁净Bi单质和洁净Sn单质的总质量与步骤三中所述保护盐的质量比为(10～12):(5～6)。
6.根据权利要求1所述的一种SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料的制备方法，其特征在于步骤四得到的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料的厚度为85μm～100μm。
7.利用权利要求1所述方法制备的SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料进行钎焊的方法，其特征在于利用SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料进行钎焊的方法是按以下步骤进行的：
一、SiCp/Al复合材料表面化学镀镍：将SiCp/Al复合材料表面采用400#砂纸打磨，然后在蒸馏水中超声清洗5min～10min，再置入质量浓度为20％～30％的盐酸硫酸混合液中酸洗，表面活化后放入镀液中进行化学镀镍，得到表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料；所述镀液是由硫酸镍、氯化镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、氯化铵和氨水组成，所述镀液中硫酸镍的浓度为25g/L、氯化镍的浓度为25g/L、次亚磷酸钠的浓度为20g/L、柠檬酸钠的浓度为30g/L、氯化铵的浓度为50g/L、氨水的浓度为50mL/L；所述表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料表面的化学镀镍层的厚度为6μm～8μm；所述质量浓度为20％～30％的盐酸硫酸混合液中盐酸与硫酸的体积比为1:2；
二、待焊面预处理及真空钎焊：将表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料和Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料放入酒精中超声清洗10min～15min，然后将洁净的表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料装配洁净的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料，装配完成后转移至真空钎焊炉中进行真空钎焊，即完成SiCp/Al复合材料的钎焊连接。
8.根据权利要求7所述的利用SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料进行钎焊的方法，其特征在于步骤一中所述化学镀镍是在温度为80℃的恒温水浴锅中施镀，施镀时间为30min，PH值为9。
9.根据权利要求7所述的利用SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料进行钎焊的方法，其特征在于步骤二中将洁净的表面化学镀镍的SiCp/Al复合材料装配洁净的Sn-Ag-Cu-Bi急冷箔状钎料时施加的压力为2MPa～3MPa。
10.根据权利要求7所述的利用SiCp/Al复合材料钎焊用软钎料进行钎焊的方法，其特征在于步骤二中所述真空钎焊的工艺参数为：真空度5×10-4Pa～3×10-3Pa，钎焊温度为260℃～280℃，保温时间为10min～35min。
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