CN110576231A - 高硅铝合金半固态钎焊方法和高硅铝合金钎焊接头 - Google Patents

高硅铝合金半固态钎焊方法和高硅铝合金钎焊接头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高硅铝合金半固态钎焊方法和高硅铝合金钎焊接头，包括以下步骤：S1、对高硅铝合金待焊面和钎料进行表面清理；S2、采用悬浮沉积法在高硅铝合金的待焊面上沉积陶瓷粉，获得待焊高硅铝合金；S3、将钎料放置在两个待焊高硅铝合金的待焊面之间形成待焊件；S4、将待焊件放置在惰性气体内进行钎焊，加热，加压，冷却，获得高硅铝合金钎焊接头。本发明的高硅铝合金半固态钎焊方法，钎焊过程中钎料组织由轧制态纤维组织转变为半固态球晶组织，含有的球状晶粒在压力作用下会对高硅铝合金表面产生挤压和刮擦作用，破碎氧化膜。陶瓷粉在压力作用下会对高硅铝合金表面产生挤压作用，辅助破碎和去除氧化膜，实现高硅铝合金的有效连接。

Description

高硅铝合金半固态钎焊方法和高硅铝合金钎焊接头
技术领域
本发明涉及铝合金的钎焊方法领域，特别地，涉及一种高硅铝合金半固态钎焊方法。此外，本发明还涉及一种包括上述高硅铝合金半固态钎焊方法制备得到的的高硅铝合金钎焊接头。
背景技术
高硅铝合金由于具有高比强度、比刚度、高导热、低膨胀及低密度等优良特性在电子封装领域具有广阔的应用前景，有望成为替代Kovar、Wo/Cu和Mo/Cu等传统电子封装材料的理想材料。然而，实现高硅铝合金可靠性连接，满足苛刻环境下微电子器件气密性封装的要求是其应用的必要条件。因此，高硅铝合金的连接技术成为了电子封装领域研发的热点和竞争焦点之一。钎焊是实现高硅铝合金连接的一种很有潜力的方法，但高硅铝合金表面有一层致密的氧化膜，它不仅阻碍钎料在铝硅合金表面的润湿、铺展，也严重阻碍两个连接表面的结合。此外，氧化膜残留在焊接接头中产生裂纹、孔洞等缺陷，使接头性能恶化。因此，如何去除表面氧化膜是实现高硅铝合金连接的技术关键。
传统的钎焊过程需要真空环境或者钎剂。真空环境使得整个焊接过程耗时长、成本高。钎剂与氧化膜反应可能产生气泡等缺陷，降低钎焊接头的性能，而且钎剂本身具有很强的腐蚀性，若钎焊后未及时清理，会对接头造成腐蚀性损伤。非传统的方法如表面金属化法、活性中间层法等等，表面金属化法是焊前通过电化学、磁控溅射、等离子喷涂等方法在铝合金表面沉积一层中间层，通过中间层与铝合金的互扩散实现冶金结合。该方法可以有效改善铝合金原有的不良焊接特性，焊合率和焊接强度显著提高，但此方法工艺繁琐，设备复杂，且中间层的质量直接决定了钎焊接头的强度，因此对金属化处理过程要求较高。活性中间层法是在钎料中添加活性元素Mg，Ga和Li等，用以和铝合金表面氧化膜发生化学反应，从而破坏氧化膜实现铝合金的连接。该方法焊前无需金属化处理，得到的接头可以满足电子封装器件的性能要求，但需要高真空环境，连接温度相对较高(580℃)，用于高硅铝合金连接时易导致该材料本身组织的粗化，继而降低使用性能。
发明内容
本发明提供了一种高硅铝合金半固态钎焊方法和高硅铝合金钎焊接头，以解决现有的高硅铝合金钎焊方法中，真空钎焊耗时长，成本高，连接温度高，氧化膜去除不彻底，并且钎剂钎焊易引起接头腐蚀的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种高硅铝合金半固态钎焊方法，包括以下步骤：
S1、对高硅铝合金待焊面和钎料进行表面清理；
S2、采用悬浮沉积法将S1中的高硅铝合金的待焊面上沉积陶瓷粉，获得待焊高硅铝合金；
S3、将步骤S1中的钎料放置在步骤S2中的两个待焊高硅铝合金的待焊面之间形成待焊件；
S4、将步骤S3中的待焊件放置在惰性气体内进行钎焊，加热，加压，冷却，获得高硅铝合金钎焊接头。
进一步地，陶瓷粉采用SiC粉、Al2O3粉、Si3N4粉或CBN粉中的一种或几种。
进一步地，陶瓷粉的粒径为1μm～10μm；陶瓷粉的面密度为0.5g/m2～20g/m2。
进一步地，钎料采用箔状钎料或片状钎料；钎料采用锌基合金，其成分按质量百分比计为：Al 12％～15％、Cu 4％～4.5％和Zn余量。
进一步地，钎料的熔点为380℃～410℃。
进一步地，高硅铝合金采用硅颗粒质量分数为30％～70％的铝硅合金。
进一步地，步骤S2中的悬浮沉积法包括：将陶瓷粉与无水乙醇混合，进行超声处理，获得混合液；将步骤S1中的高硅铝合金放置混合液中，待焊面朝上沉积陶瓷粉，静置，去除无水乙醇，将高硅铝合金风干，获得待焊高硅铝合金。
进一步地，超声处理的频率为20kHz～50kHz，超声波功率为1400w～1600w，超声时间为5min～20min；静置时间为10min～240min。
进一步地，步骤S4中的加热以5℃/min～20℃/min的升温速率加热至390℃～410℃，保温12min～18min；步骤S4中的加压的压力5MPa～20MPa，保温保压的时间为10min～20min。
根据本发明的另一方面，还提供了一种如上述高硅铝合金半固态钎焊方法制备得到的高硅铝合金钎焊接头。
本发明具有以下有益效果：
本发明的高硅铝合金半固态钎焊方法，在两个高硅铝合金待焊面沉积一层陶瓷粉，然后将钎料放置于高硅铝合金的陶瓷粉沉积层与高硅铝合金的陶瓷粉沉积层之间，进行半固态的加热加压钎焊。一方面钎料经加热保温后组织会发生改变，由轧制态纤维组织转变为半固态球晶组织。压力作用下球晶晶粒运动能力很强，能够对母材表面进行强烈摩擦。施压后，钎料中球形晶粒首先挤压母材表面，使母材表面氧化膜破裂；其次，钎料中液相从破裂处扩散至母材中，局部溶解母材，降低母材表面氧化膜的结合；然后，球形晶粒沿母材表面滑移，产生摩擦效果，使破裂的氧化膜从溶解的母材表面剥离。另一方面，硬质陶瓷粉末在压力作用下可以辅助金属钎料挤压母材表面，促进铝硅合金表面氧化膜的破裂，使得去膜效果更好。氧化膜破除后，钎料在铝硅合金表面能够充分润湿、铺展、扩散结合，形成符合预期效果的高硅铝合金钎焊接头，满足微电子组件对封装壳体的气密性要求和激光封焊要求。
本发明的高硅铝合金半固态钎焊方法，钎焊温度显著低于现有技术中活性中间层法的连接温度，避免了钎焊过程中高硅铝合金本身组织的粗化以及使用性能的下降等缺点。另外，高硅铝合金半固态钎焊方法，无需使用钎剂，钎焊过程可以在非真空环境下进行，避免了钎剂对接头腐蚀等缺点，适合的焊件尺寸更加广泛。高硅铝合金半固态钎焊方法，操作简单、成本低廉、可以彻底去除高铝硅合金表面氧化膜。
本发明的高硅铝合金钎焊接头，钎料和母材界面上形成了陶瓷粉中间层。中间层缓解了钎料与母材的线膨胀系数差异，降低了高硅铝合金钎焊接头残余应力，有效提高了高硅铝合金钎焊接头的强度。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的高硅铝合金半固态钎焊方法流程示意图；
图2是本发明优选实施例的钎料半固态球晶组织示意图；
图3是本发明优选实施例1的高硅铝合金钎焊接头组织示意图；及其
图4是本发明优选实施例2的高硅铝合金钎焊接头组织示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明优选实施例的高硅铝合金半固态钎焊方法流程示意图；图2是本发明优选实施例的钎料半固态球晶组织示意图；图3是本发明优选实施例1的高硅铝合金钎焊接头组织示意图；图4是本发明优选实施例2的高硅铝合金钎焊接头组织示意图。
如图1所示，本实施例的高硅铝合金半固态钎焊方法，包括以下步骤：
S1、对高硅铝合金待焊面和钎料进行表面清理；
S2、采用悬浮沉积法将S1中的高硅铝合金的待焊面上沉积陶瓷粉，获得待焊高硅铝合金；
S3、将步骤S1中的钎料放置在步骤S2中的两个待焊高硅铝合金的待焊面之间形成待焊件；
S4、将步骤S3中的待焊件放置在惰性气体内进行钎焊，加热，加压，冷却，获得高硅铝合金钎焊接头。
本发明的高硅铝合金半固态钎焊方法，在两个高硅铝合金待焊面沉积一层陶瓷粉，然后将钎料放置于高硅铝合金的陶瓷粉沉积层与高硅铝合金的陶瓷粉沉积层之间，进行半固态的加热加压钎焊。一方面钎料经加热保温后组织会发生改变，由轧制态纤维组织转变为半固态球晶组织。压力作用下球晶晶粒运动能力很强，能够对母材表面进行强烈摩擦。施压后，钎料中球形晶粒首先挤压母材表面，使母材表面氧化膜破裂；其次，钎料中液相从破裂处扩散至母材中，局部溶解母材，降低母材表面氧化膜的结合；然后，球形晶粒沿母材表面滑移，产生摩擦效果，使破裂的氧化膜从溶解的母材表面剥离。另一方面，硬质陶瓷粉末在压力作用下可以辅助金属钎料挤压母材表面，促进铝硅合金表面氧化膜的破裂，使得去膜效果更好。氧化膜破除后，钎料在铝硅合金表面能够充分润湿、铺展、扩散结合，形成符合预期效果的高硅铝合金钎焊接头，满足微电子组件对封装壳体的气密性要求和激光封焊要求。
上述硅铝合金半固态钎焊方法，钎焊温度显著低于现有技术中活性中间层法的连接温度，避免了钎焊过程中高硅铝合金本身组织的粗化以及使用性能的下降等缺点。另外，高硅铝合金半固态钎焊方法，无需使用钎剂，钎焊过程可以在非真空环境下进行，避免了钎剂对接头腐蚀等缺点，适合的焊件尺寸更加广泛。高硅铝合金半固态钎焊方法，操作简单、成本低廉、可以彻底去除高铝硅合金表面氧化膜。
本实施例中，陶瓷粉采用SiC粉、Al2O3粉、Si3N4粉或CBN粉中的一种或几种。上述陶瓷粉选择SiC粉、Al2O3粉、Si3N4粉或CBN粉中的一种或几种，即陶瓷粉采用多角形状的硬质颗粒状陶瓷或纤维状陶瓷，在加热加压的作用下，对高硅铝合金表面进行挤压和摩擦，从而破除氧化膜，使得高硅铝合金与钎料接触，实现高硅铝合金的有效连接。
本实施例中，陶瓷粉的粒径为1μm～10μm。上述陶瓷粉与无水乙醇混合，进行超声处理，使得陶瓷粉在无水乙醇中分散，加入高硅铝合金后，在高硅铝合金焊接面进行沉积。陶瓷粉的粒径为1μm～10μm，依据Stokes定律：
式中，V微粒沉降速度，cm/s；D微粒粒径，cm；ρs微粒密度g/cm3；ρf介质密度g/cm3；η分散介质黏度P；g重力加速度，cm/s2。可知，颗粒沉降速度V与颗粒粒径D2成正比，即颗粒粒径越大，沉降速度越快。当陶瓷粉粒径小于1μm时，沉淀时间过长，生产效率低；当陶瓷粉粒径超过10μm后，陶瓷粉在无水乙醇溶剂中沉积太快，以致高硅铝合金还没有放入混合液中，陶瓷粉已经开始沉积，因此无法精确控制陶瓷沉积面密度。上述陶瓷粉的粒径为1μm～10μm，易于控制且均匀分布在高硅铝合金焊接面，利于破碎高硅铝合金表面的氧化膜。由于陶瓷粉是极性表面，根据极性相似原理，分散介质也需选择极性溶剂。另外，极性溶剂需满足无毒、易挥发，高温分解无残留、成本低廉等特性，因此，采用无水乙醇与陶瓷粉混合进行超声处理。
本实施例中，陶瓷粉的面密度为0.5g/m2～20g/m2。上述，陶瓷粉的粒径与面密度对高硅铝合金表面氧化膜的破除以及高硅铝合金钎焊接头力学性能都有显著影响。陶瓷粉的面密度越大，氧化膜破碎效果越好，高硅铝合金钎焊接头强度越高。当选用小粒径的陶瓷粉时，陶瓷粉的粒径为1μm，即合适的面密度(x1)为2.5g/m2～3.5g/m2；当选用大粒径的陶瓷粉时，陶瓷粉的粒径为5μm，合适的面密度(x2)为2.5g/m2～18g/m2；x2远大于x1，当大颗粒的陶瓷粉相互聚集时，颗粒之间孔隙率仍然较高，钎料可以通过颗粒之间的孔隙与母材润湿结合，使得在较高的面密度时高硅铝合金钎焊接头强度仍然较高。但是面密度过大时，陶瓷粉相互聚集，阻碍钎料与母材的润湿结合，高硅铝合金钎焊接头强度随之降低。
本实施例中，钎料采用箔状钎料或片状钎料。钎料采用锌基合金，其成分按质量百分比计为：Al 12％～15％、Cu 4％～4.5％和Zn余量。优选地，钎料的熔点为380℃～410℃。上述钎料采用锌基合金，熔点为380℃～410℃，与钎焊过着中的连接温度相近，使得锌基合金在在钎焊过程中由轧制态纤维组织转变为半固态球晶组织球状晶粒在压力作用下会对高硅铝合金表面产生挤压和刮擦作用，促进氧化膜的破碎和去除；液相的锌基合金在压力作用下会在高硅铝合金表面润湿、铺展和扩散，实现高硅铝合金的冶金连接。
本实施例中，高硅铝合金采用硅颗粒质量分数为30％～70％的铝硅合金。上述铝硅合金中硅颗粒的质量分数为30％～70％，此范围值的铝硅合金具有高导热、低膨胀的特性，满足电子封装领域应用需求。
本实施例中，步骤S2中的悬浮沉积法包括：将陶瓷粉与无水乙醇混合，进行超声处理，获得混合液；将步骤S1中的高硅铝合金放置混合液中，待焊面朝上沉积陶瓷粉，静置，去除无水乙醇，将高硅铝合金风干，获得待焊高硅铝合金。利用悬浮沉积法在高硅铝合金待焊面沉降陶瓷粉，使得陶瓷粉均匀的分布在高硅铝合金待焊面，使得在钎焊过程中可以完全破坏氧化膜。上述陶瓷粉与无水乙醇混合的质量浓度为0.1mg/ml～0.5mg/ml。
上述步骤S1中的高硅铝合金待焊面和钎料进行表面清理，具体的首先对高硅铝合金待焊面和钎料表面进行机械打磨，然后用无水乙醇超声波清洗10min～20min，取出风干备用。超声清洗过程中超声波功率为500W，功率密度约为0.3W/cm2。
本实施例中，超声处理的频率为20kHz～50kHz，超声波功率为1400w～1600w，超声时间为5min～20min。静置时间为10min～240min。通过超声处理，超声频率为20kHz～50kHz，超声波功率为1400w～1600w，将悬浮在流体中的微小颗粒受到机械力的作用下而凝聚在波节处，并利用超声波的空化及声流效应实现微小颗粒分散在无水乙醇中，超声时间为5min～20min使得陶瓷粉均匀分散在无水乙醇中，超声结束后，将高硅铝合金置于混合液中，静置10min～240min，可依据陶瓷粉粒径的大小、面密度大小、高硅铝合金待焊面的面积大小确定准确的静置时间。
本实施例中，步骤S4中的加热以5℃/min～20℃/min的升温速率加热至390℃～410℃，保温12min～18min。步骤S4中的加压的压力为5MPa～20MPa，保温保压的时间为10min～20min。上述钎焊的温度为390℃～410℃，处于钎料的半固态温度区间，既可以使钎料由轧制态纤维组织转变为半固态球晶组织，又可以有效避免高硅铝合金组织的粗化。上述钎焊的压力5MPa～20MPa，保温保压的时间为10min～20min，通过施加压力，陶瓷粉和钎料中固相晶粒会对高硅铝合金待焊面产生挤压和摩擦作用，破坏氧化膜，且钎料中的液相会在高硅铝合金待焊面铺展、润湿及扩散结合，形成冶金接头。
根据本发明的另一方面，还提供了一种如上述高硅铝合金半固态钎焊方法制备得到的高硅铝合金钎焊接头。本发明的高硅铝合金钎焊接头，钎料和母材界面上形成了陶瓷粉中间层，中间层缓解了钎料与母材的线膨胀系数差异，降低了高硅铝合金钎焊接头残余应力，有效提高了高硅铝合金钎焊接头的强度。
实施例
以下实施例中各化学试剂均为市售。
实施例1
高硅铝合金半固态钎焊方法，包括以下步骤：
S1、首先将Si颗粒质量分数为50％的铝硅合金(简称CE11合金)的待焊面和箔状Zn-12.5Al-4.5Cu钎料表面进行机械打磨，然后用无水乙醇超声波清洗10min，取出风干备用；
S2、称取粒径为1μm的SiC粉0.005g，SiC粉的面密度为1.56g/m2，将SiC粉和30ml无水乙醇混合放入直径为50mm的烧杯中，得到SiC粉和无水乙醇的混合溶液；将超声换能器的变幅杆浸入SiC粉和无水乙醇的混合溶液中，开启超声波振动，控制超声波振动频率为20kHz，超声波功率为1500w，超声时间为10min；超声作用停止后，将打磨后的CE11合金轻轻放入混合溶液中，待焊面朝上，静置2h；滴管吸出烧杯上层无水乙醇，镊子取出烧杯底部CE11合金，风干后获得待焊高硅铝合金；
S3、将打磨过后的Zn-12.5Al-4.5Cu钎料放置在沉积SiC粉的两个CE11合金待焊面之间，用石墨夹具夹紧，形成待焊件；
S4、将步骤S3中的待焊件放入钎焊炉中，通入氩气，以20℃/min的升温速率将待焊件加热至390℃，保温15min，使钎料组织转变为半固态球晶组织，随后施加压力10MPa，保温保压20min，随炉冷却至室温，获得高硅铝合金钎焊接头。
如图2所示，为钎焊温度下钎料的水冷组织。由图2可以看出，钎料组织已经转变成半固态球晶组织。如图3所示，为本实施例的高硅铝合金钎焊接头，由图3可以看出，高硅铝合金钎焊接头界面上氧化膜完全消失，CE11合金形成牢固的冶金结合。采用剪切力评价高硅铝合金钎焊接头的力学性能，其剪切强度为64MPa。表明本实施例的高硅铝合金半固态钎焊方法可以实现高硅铝合金的有效连接，并获得结合性能良好的高硅铝合金钎焊接头。
实施例2
高硅铝合金半固态钎焊方法，包括以下步骤：
S1、首先将Si颗粒质量分数为50％的铝硅合金(简称CE11合金)的待焊面和箔状Zn-12.5Al-4.5Cu钎料表面进行机械打磨，然后用无水乙醇超声波清洗10min，取出风干备用；
S2、称取粒径为5μm的SiC粉0.012g，SiC粉的面密度为6g/m2，将SiC粉和30ml无水乙醇混合放入直径为50mm的烧杯中，得到SiC粉和无水乙醇的混合溶液；将超声换能器的变幅杆浸入SiC粉和无水乙醇的混合溶液中，开启超声波振动，控制超声波振动频率为20kHz，超声波功率为1500w，超声时间为10min；超声作用停止后，将打磨后的CE11合金轻轻放入混合溶液中，待焊面朝上，静置30min；滴管吸出烧杯上层无水乙醇，镊子取出烧杯底部CE11合金，风干后获得待焊高硅铝合金；
S3、将打磨过后的Zn-12.5Al-4.5Cu钎料放置在沉积SiC粉的两个CE11合金待焊面之间，用石墨夹具夹紧，形成待焊件；
S4、将步骤S3中的待焊件放入钎焊炉中，通入氩气，以20℃/min的升温速率将待焊件加热至400℃，保温15min，使钎料组织转变为半固态球晶组织，随后施加压力15MPa，保温保压20min，随炉冷却至室温，获得高硅铝合金钎焊接头。
如图4所示，为本实施例的高硅铝合金钎焊接头，由图4可以看出，钎焊接头界面上氧化膜完全消失，SiC粉均匀地分布，CE11合金形成牢固的冶金结合。本实施的高硅铝合金钎焊接头的剪切强度为72MPa。
实施例3
高硅铝合金半固态钎焊方法，包括以下步骤：
S1、首先将Si颗粒质量分数为70％的铝硅合金(简称CE7合金)的待焊面和箔状Zn-12.5Al-4.5Cu钎料表面进行机械打磨，然后用无水乙醇超声波清洗10min，取出风干备用；
S2、称取粒径为1μm的Al2O3粉0.01g，Al2O3粉的面密度为2.22g/m2，将Al2O3粉和30ml无水乙醇混合放入直径为50mm的烧杯中，得到Al2O3粉和无水乙醇的混合溶液；将超声换能器的变幅杆浸入Al2O3粉和无水乙醇的混合溶液中，开启超声波振动，控制超声波振动频率为25kHz，超声波功率为1800w，超声时间为10min；超声作用停止后，将打磨后的CE7合金轻轻放入混合溶液中，待焊面朝上，静置60min；滴管吸出烧杯上层无水乙醇，镊子取出烧杯底部CE7合金，风干后获得待焊高硅铝合金；
S3、将打磨过后的Zn-12.5Al-4.5Cu钎料放置在沉积Al2O3粉的两个CE7合金待焊面之间，用石墨夹具夹紧，形成待焊件；
S4、将步骤S3中的待焊件放入钎焊炉中，通入氦气，以15℃/min的升温速率将待焊件加热至396℃，保温15min，使钎料组织转变为半固态球晶组织，随后施加压力10MPa，保温保压20min，随炉冷却至室温，获得高硅铝合金钎焊接头。
本实施的高硅铝合金接头钎焊接头的剪切强度为75MPa。
实施例4
高硅铝合金半固态钎焊方法，包括以下步骤：
S1、首先将Si颗粒质量分数为27％的铝硅合金(简称CE17合金)的待焊面和箔状Zn-12.5Al-4.5Cu钎料表面进行机械打磨，然后用无水乙醇超声波清洗10min，取出风干备用；
S2、称取粒径为5μm的Al2O3粉0.01g，Al2O3粉的面密度为10g/m2，将Al2O3粉和30ml无水乙醇混合放入直径为50mm的烧杯中，得到Al2O3粉和无水乙醇的混合溶液；将超声换能器的变幅杆浸入Al2O3粉和无水乙醇的混合溶液中，开启超声波振动，控制超声波振动频率为25kHz，超声波功率为1800w，超声时间为10min；超声作用停止后，将打磨后的CE17合金轻轻放入混合溶液中，待焊面朝上，静置30min；滴管吸出烧杯上层无水乙醇，镊子取出烧杯底部CE17合金，风干后获得待焊高硅铝合金；
S3、将打磨过后的Zn-12.5Al-4.5Cu钎料放置在沉积Al2O3粉的两个CE17合金待焊面之间，用石墨夹具夹紧，形成待焊件；
S4、将步骤S3中的待焊件放入钎焊炉中，通入氦气，以15℃/min的升温速率将待焊件加热至396℃，保温15min，使钎料组织转变为半固态球晶组织，随后施加压力10MPa，保温保压20min，随炉冷却至室温，获得高硅铝合金钎焊接头。
本实施的高硅铝合金钎焊接头的剪切强度为83MPa。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高硅铝合金半固态钎焊方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对高硅铝合金待焊面和钎料进行表面清理；
S2、采用悬浮沉积法将步骤S1中的高硅铝合金的待焊面上沉积陶瓷粉，获得待焊高硅铝合金；
S3、将步骤S1中的钎料放置在步骤S2中的两个待焊高硅铝合金的待焊面之间形成待焊件；
S4、将步骤S3中的待焊件放置在惰性气体内进行钎焊，加热，加压，冷却，获得高硅铝合金钎焊接头。
2.根据权利要求1所述的高硅铝合金半固态钎焊方法，其特征在于，
所述陶瓷粉采用SiC粉、Al2O3粉、Si3N4粉或CBN粉中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的高硅铝合金半固态钎焊方法，其特征在于，
所述陶瓷粉的粒径为1μm～10μm；
所述陶瓷粉的面密度为0.5g/m2～20g/m2。
4.根据权利要求1所述的高硅铝合金半固态钎焊方法，其特征在于，
所述钎料采用箔状钎料或片状钎料；
所述钎料采用锌基合金，其成分按质量百分比计为：Al12％～15％、Cu4％～4.5％和Zn余量。
5.根据权利要求4所述的高硅铝合金半固态钎焊方法，其特征在于，
所述钎料的熔点为380℃～410℃。
6.根据权利要求1所述的高硅铝合金半固态钎焊方法，其特征在于，
所述高硅铝合金采用硅颗粒质量分数为30％～70％的铝硅合金。
7.根据权利要求1所述的高硅铝合金半固态钎焊方法，其特征在于，
所述步骤S2中的悬浮沉积法包括：
将所述陶瓷粉与无水乙醇混合，进行超声处理，获得混合液；
将所述步骤S1中的高硅铝合金放置混合液中，待焊面朝上沉积陶瓷粉，静置，去除所述无水乙醇，将所述高硅铝合金风干，获得所述待焊高硅铝合金。
8.根据权利要求7所述的高硅铝合金半固态钎焊方法，其特征在于，
所述超声处理的频率为20kHz～50kHz，超声波功率为1400w～1600w，超声时间为5min～20min；
所述静置时间为10min～240min。
9.根据权利要求1所述的高硅铝合金半固态钎焊方法，其特征在于，
所述步骤S4中的加热以5℃/min～20℃/min的升温速率加热至390℃～410℃，保温12min～18min；
所述步骤S4中的加压的压力5MPa～20MPa，保温保压的时间为10min～20min。
10.一种如权利要求1至9任一项所述的高硅铝合金半固态钎焊方法制备得到的高硅铝合金钎焊接头。
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