CN112457041B - 一种基于激光表面活化的陶瓷连接方法 - Google Patents

一种基于激光表面活化的陶瓷连接方法 Download PDF

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Abstract

一种基于激光表面活化的陶瓷连接方法，属于陶瓷连接技术领域，其包括以下步骤：对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光；对机械抛光后的第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化；将钎料置于第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面之间，以形成初步连接体，并对初步连接体的连接处施加压力；对初步连接体进行加热连接，以获得第一陶瓷与第二陶瓷的连接接头。通过设置上述基于激光表面活化的陶瓷连接方法，传统的陶瓷连接方法存在着条件温度较低，从而导致钎料合金在陶瓷表面湿润性较差的技术问题。

Description

一种基于激光表面活化的陶瓷连接方法
技术领域
本申请涉及陶瓷连接技术领域，尤其涉及一种基于激光表面活化的陶瓷连接方法。
背景技术
陶瓷材料具有耐高温、耐辐照、高硬度、良好绝缘性、良好化学稳定性、介电常数小等优良性能，广泛应用在航空航天、核电、电力电子等领域；然而由于陶瓷材料硬度高、脆性大等缺陷，难以将其加工成复杂结构件以满足实际应用需求。实现陶瓷连接是满足该应用的有效途径，目前，钎焊是一种应用最为广泛的实现陶瓷连接的方法，一方面，由于陶瓷材料与钎料合金的化学键类型不同，钎料难以润湿陶瓷表面，往往需要向钎料中添加活性元素且要在较高的连接温度(>800℃)下进行连接；另一方面，陶瓷与钎料合金的热膨胀系数相差较大，高的连接温度会导致接头中产生较大的残余应力，更易导致接头失效。现有技术采用降低连接温度的方式以获得良好接头性能，然而其在较低温度条件下，无法保证钎料合金在陶瓷表面的润湿性。
因此，传统的陶瓷连接方法存在着条件温度较低，从而导致钎料合金在陶瓷表面湿润性较差的技术问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种基于激光表面活化的陶瓷低温连接方法，旨在解决传统的陶瓷连接方法存在着条件温度较低，从而导致钎料合金在陶瓷表面湿润性较差的技术问题。
本申请实施例提供了一种基于激光表面活化的陶瓷连接方法，包括以下步骤：
对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光；
对机械抛光后的所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化；
将钎料置于所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面之间，以形成初步连接体，并对所述初步连接体的连接处施加压力；
对所述初步连接体进行加热连接，以获得第一陶瓷与第二陶瓷的连接接头。
在其中一实施例中，对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光后，还包括：
对所述第一陶瓷和所述第二陶瓷进行清洗。
在其中一实施例中，对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光，具体通过以下方式实现：
依次采用800目、1000目、1200目的金刚石砂盘对所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行机械抛光，以获得表面粗糙度为0.1～0.8μm的机械抛光后的所述第一陶瓷和所述第二陶瓷。
在其中一实施例中，对所述第一陶瓷和所述第二陶瓷进行清洗，具体通过以下方式实现：
在丙酮溶液中对所述第一陶瓷和所述第二陶瓷进行超声清洗，清洗时间为10～20分钟。
在其中一实施例中，采用激光器对机械抛光后的所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化；
所述激光器为纳秒脉冲激光器、皮秒脉冲激光器或飞秒脉冲激光器。
在其中一实施例中，对机械抛光后的所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化，具体包括以下步骤：
将所述第一陶瓷和所述第二陶瓷固定于工作台上，使所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面朝上；
设置所述激光器的激光表面活化工艺参数，包括激光功率、光斑直径、扫描速度及扫描间距，使所述激光器产生的激光光束的能量密度为6.5～15J/cm2；
沿X向、Y向、Z向移动所述工作台，使所述激光光束聚焦在所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面，所述激光光束按照设置轨迹移动，以对所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
在其中一实施例中，所述钎料的成分为80～98wt.％Sn、0～6wt.％Ti、0～6wt.％Zr或2～10wt.％Cr，所述钎料为箔片状或粉末状。
在其中一实施例中，对所述初步连接体的连接处施加的压力为垂直方向的压力，所述压力为0.5～1.5MPa。
在其中一实施例中，对所述初步连接体进行加热连接，具体包括以下步骤：
将所述初步连接体放入加热炉中，对所述加热炉的炉腔进行抽真空，当所述炉腔的真空度为5.0×10-3Pa时，对所述加热炉进行加热；
以10～20℃/min的速率，将所述初步连接体加热至200℃，保温10～20min；
以5～8℃/min的速率，将所述初步连接体加热至300～550℃，保温2～30min，冷却至室温。
在其中一实施例中，对所述初步连接体进行加热连接，具体包括以下步骤：
将所述初步连接体放入加热炉中，对所述加热炉的炉腔进行抽真空，当所述炉腔的真空度为5.0×10-3Pa时，对所述加热炉的炉腔中连续通入Ar或N2气，气体流量为0.2～0.5L/min；
以10～20℃/min的速率，将所述初步连接体加热至200℃，保温10～20min；
以5～8℃/min的速率，将所述初步连接体加热至300～550℃，保温2～30min，冷却至室温。
本发明通过激光抛光的方式对陶瓷进行激光表面活化，激光作用于陶瓷表面时，一方面会使陶瓷熔化，另一方面使陶瓷挥发，陶瓷熔化并快速冷却使陶瓷表面出现非晶层，由于非晶层处于不稳定状态，有助于提高陶瓷表面能，同时钎料合金熔体与非晶层之间的界面能要小于钎料合金熔体与原始陶瓷之间的界面能，因此，钎料合金在陶瓷表面的润湿性得到显著改善；且陶瓷挥发增加了表面粗糙度，有助于增强钎料熔体在陶瓷表面的铺展，进一步改善润湿。基于激光与陶瓷作用后，带来表面粗糙度和非晶层的变化，使陶瓷表面得到活化，有效的改善了钎料合金在陶瓷表面的润湿性。
附图说明
图1为本发明一种基于激光表面活化的陶瓷连接方法的流程示意图；
图2为本发明实施例1中SiC/SiC低温连接接头扫描电镜图；
图3为本发明实施例7中ZrO2/ZrO2低温连接接头扫描电镜图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
实施例1
本实施例提供的一种基于激光表面活化的陶瓷低温连接方法，如图1所示，本实施例中陶瓷采用SiC陶瓷，其包括以下步骤：
步骤一：对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光后，进行清洗。
具体地，依次采用800目、1000目、1200目的金刚石砂盘对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光，以获得表面粗糙度为0.1μm的机械抛光后的第一陶瓷和第二陶瓷；将机械抛光后的第一陶瓷和第二陶瓷放入丙酮溶液中进行超声清洗，清洗时间为20min。
步骤二：采用激光器对机械抛光后的第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
具体地，将第一陶瓷和第二陶瓷固定于工作台上，使第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面朝上。
采用纳秒激光器，设置激光器的激光表面活化工艺参数，包括激光功率、光斑直径、扫描速度及扫描间距，使激光器产生的激光光束的能量密度为8J/cm2；
沿X向、Y向、Z向移动工作台，使激光光束聚焦在第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面，激光光束按照设置轨迹移动，以对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
步骤三：将钎料置于第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面之间，以形成初步连接体，并对初步连接体的连接处施加压力。
具体地，将成分为94wt.％Sn、1wt.％Ti、5wt.％Cr，厚度为100μm的钎料箔片放在第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面之间，在垂直方面施加1.2MPa压力，以保证钎焊过程中两块陶瓷紧密接触。
步骤四：对初步连接体进行加热连接。
具体地，将初步连接体放入加热炉中，对加热炉的炉腔进行抽真空，当炉腔的真空度为5.0×10-3Pa时，对加热炉进行加热；
以10℃/min的速率，将初步连接体加热至200℃，保温10min；
以8℃/min的速率，将初步连接体加热至450℃，保温25min，冷却至室温，以获得结合良好的第一陶瓷和第二陶瓷低温连接接头，如图2所示，为第一陶瓷和第二陶瓷接头的界面扫描电镜图。
实施例2
本实施例提供的一种基于激光表面活化的陶瓷低温连接方法，本实施例中陶瓷采用Al2O3陶瓷，其包括以下步骤：
步骤一：对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光后，进行清洗。
具体地，依次采用800目、1000目、1200目的金刚石砂盘对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光，以获得表面粗糙度为0.4μm的机械抛光后的第一陶瓷和第二陶瓷；将机械抛光后的第一陶瓷和第二陶瓷放入丙酮溶液中进行超声清洗，清洗时间为10min。
步骤二：采用激光器对机械抛光后的第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
具体地，将第一陶瓷和第二陶瓷固定于工作台上，使第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面朝上。
采用皮秒激光器，设置激光器的激光表面活化工艺参数，包括激光功率、光斑直径、扫描速度及扫描间距，使激光器产生的激光光束的能量密度为8J/cm2；
沿X向、Y向、Z向移动工作台，使激光光束聚焦在第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面，激光光束按照设置轨迹移动，以对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
步骤三：将钎料置于第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面之间，以形成初步连接体，并对初步连接体的连接处施加压力。
具体地，将成分为98wt.％Sn、1wt.％Ti、1wt.％Zr，厚度为20μm的钎料箔片放在第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面之间，在垂直方面施加0.5MPa压力，以保证钎焊过程中两块陶瓷紧密接触。
步骤四：对初步连接体进行加热连接。
具体地，将初步连接体放入加热炉中，对加热炉的炉腔进行抽真空，当炉腔的真空度为5.0×10-3Pa时，对加热炉进行加热；
以10℃/min的速率，将初步连接体加热至200℃，保温10min；
以5℃/min的速率，将初步连接体加热至500℃，保温5min，冷却至室温，以获得结合良好的第一陶瓷和第二陶瓷低温连接接头。
实施例3
本实施例提供的一种基于激光表面活化的陶瓷低温连接方法，本实施例中陶瓷采用Al2O3陶瓷，其包括以下步骤：
步骤一：对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光后，进行清洗。
具体地，依次采用800目、1000目、1200目的金刚石砂盘对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光，以获得表面粗糙度为0.4μm的机械抛光后的第一陶瓷和第二陶瓷；将机械抛光后的第一陶瓷和第二陶瓷放入丙酮溶液中进行超声清洗，清洗时间为10min。
步骤二：采用激光器对机械抛光后的第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
具体地，将第一陶瓷和第二陶瓷固定于工作台上，使第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面朝上。
采用皮秒激光器，设置激光器的激光表面活化工艺参数，包括激光功率、光斑直径、扫描速度及扫描间距，使激光器产生的激光光束的能量密度为15J/cm2；
沿X向、Y向、Z向移动工作台，使激光光束聚焦在第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面，激光光束按照设置轨迹移动，以对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
步骤三：将钎料置于第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面之间，以形成初步连接体，并对初步连接体的连接处施加压力。
具体地，将成分为98wt.％Sn、1wt.％Ti、1wt.％Zr，厚度为20μm的钎料箔片放在第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面之间，在垂直方面施加1.5MPa压力，以保证钎焊过程中两块陶瓷紧密接触。
步骤四：对初步连接体进行加热连接。
具体地，将初步连接体放入加热炉中，对加热炉的炉腔进行抽真空，当炉腔的真空度为5.0×10-3Pa时，对加热炉进行加热；
以10℃/min的速率，将初步连接体加热至200℃，保温10min；
以5℃/min的速率，将初步连接体加热至300℃，保温30min，冷却至室温，以获得结合良好的第一陶瓷和第二陶瓷低温连接接头。
实施例4
本实施例提供的一种基于激光表面活化的陶瓷低温连接方法，本实施例中陶瓷采用Si3N4陶瓷，其包括以下步骤：
步骤一：对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光后，进行清洗。
具体地，依次采用800目、1000目、1200目的金刚石砂盘对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光，以获得表面粗糙度为0.8μm的机械抛光后的第一陶瓷和第二陶瓷；将机械抛光后的第一陶瓷和第二陶瓷放入丙酮溶液中进行超声清洗，清洗时间为20min。
步骤二：采用激光器对机械抛光后的第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
具体地，将第一陶瓷和第二陶瓷固定于工作台上，使第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面朝上。
采用皮秒激光器，设置激光器的激光表面活化工艺参数，包括激光功率、光斑直径、扫描速度及扫描间距，使激光器产生的激光光束的能量密度为10J/cm2；
沿X向、Y向、Z向移动工作台，使激光光束聚焦在第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面，激光光束按照设置轨迹移动，以对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
步骤三：将钎料置于第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面之间，以形成初步连接体，并对初步连接体的连接处施加压力。
具体地，将成分为96wt.％Sn、4wt.％Ti，厚度为200μm的钎料箔片放在第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面之间，在垂直方面施加1.5MPa压力，以保证钎焊过程中两块陶瓷紧密接触。
步骤四：对初步连接体进行加热连接。
具体地，将初步连接体放入加热炉中，对加热炉的炉腔进行抽真空，当炉腔的真空度为5.0×10-3Pa时，对加热炉进行加热；
以10℃/min的速率，将初步连接体加热至200℃，保温10min；
以5℃/min的速率，将初步连接体加热至350℃，保温30min，冷却至室温，以获得结合良好的第一陶瓷和第二陶瓷低温连接接头。
实施例5
本实施例提供的一种基于激光表面活化的陶瓷低温连接方法，本实施例中陶瓷采用Si3N4陶瓷，其包括以下步骤：
步骤一：对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光后，进行清洗。
具体地，依次采用800目、1000目、1200目的金刚石砂盘对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光，以获得表面粗糙度为0.8μm的机械抛光后的第一陶瓷和第二陶瓷；将机械抛光后的第一陶瓷和第二陶瓷放入丙酮溶液中进行超声清洗，清洗时间为20min。
步骤二：采用激光器对机械抛光后的第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
具体地，将第一陶瓷和第二陶瓷固定于工作台上，使第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面朝上。
采用皮秒激光器，设置激光器的激光表面活化工艺参数，包括激光功率、光斑直径、扫描速度及扫描间距，使激光器产生的激光光束的能量密度为10J/cm2；
沿X向、Y向、Z向移动工作台，使激光光束聚焦在第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面，激光光束按照设置轨迹移动，以对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
步骤三：将钎料置于第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面之间，以形成初步连接体，并对初步连接体的连接处施加压力。
具体地，将成分为96wt.％Sn、4wt.％Ti，厚度为200μm的钎料箔片放在第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面之间，在垂直方面施加1.5MPa压力，以保证钎焊过程中两块陶瓷紧密接触。
步骤四：对初步连接体进行加热连接。
具体地，将初步连接体放入加热炉中，对加热炉的炉腔进行抽真空，当炉腔的真空度为5.0×10-3Pa时，对加热炉进行加热；
以10℃/min的速率，将初步连接体加热至200℃，保温10min；
以5℃/min的速率，将初步连接体加热至450℃，保温15min，冷却至室温，以获得结合良好的第一陶瓷和第二陶瓷低温连接接头。
实施例6
本实施例提供的一种基于激光表面活化的陶瓷低温连接方法，本实施例中陶瓷采用Si3N4陶瓷，其包括以下步骤：
步骤一：对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光后，进行清洗。
具体地，依次采用800目、1000目、1200目的金刚石砂盘对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光，以获得表面粗糙度为0.8μm的机械抛光后的第一陶瓷和第二陶瓷；将机械抛光后的第一陶瓷和第二陶瓷放入丙酮溶液中进行超声清洗，清洗时间为20min。
步骤二：采用激光器对机械抛光后的第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
具体地，将第一陶瓷和第二陶瓷固定于工作台上，使第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面朝上。
采用皮秒激光器，设置激光器的激光表面活化工艺参数，包括激光功率、光斑直径、扫描速度及扫描间距，使激光器产生的激光光束的能量密度为10J/cm2；
沿X向、Y向、Z向移动工作台，使激光光束聚焦在第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面，激光光束按照设置轨迹移动，以对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
步骤三：将钎料置于第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面之间，以形成初步连接体，并对初步连接体的连接处施加压力。
具体地，将成分为96wt.％Sn、4wt.％Ti，厚度为200μm的钎料箔片放在第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面之间，在垂直方面施加1.5MPa压力，以保证钎焊过程中两块陶瓷紧密接触。
步骤四：对初步连接体进行加热连接。
具体地，将初步连接体放入加热炉中，对加热炉的炉腔进行抽真空，当炉腔的真空度为5.0×10-3Pa时，对加热炉进行加热；
以10℃/min的速率，将初步连接体加热至200℃，保温10min；
以5℃/min的速率，将初步连接体加热至450℃，保温10min，冷却至室温，以获得结合良好的第一陶瓷和第二陶瓷低温连接接头。
实施例7
本实施例提供的一种基于激光表面活化的陶瓷低温连接方法，本实施例中陶瓷采用ZrO2陶瓷，其包括以下步骤：
步骤一：对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光后，进行清洗。
具体地，依次采用800目、1000目、1200目的金刚石砂盘对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光，以获得表面粗糙度为0.5μm的机械抛光后的第一陶瓷和第二陶瓷；将机械抛光后的第一陶瓷和第二陶瓷放入丙酮溶液中进行超声清洗，清洗时间为15min。
步骤二：采用激光器对机械抛光后的第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
具体地，将第一陶瓷和第二陶瓷固定于工作台上，使第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面朝上。
采用飞秒激光器，设置激光器的激光表面活化工艺参数，包括激光功率、光斑直径、扫描速度及扫描间距，使激光器产生的激光光束的能量密度为8J/cm2；
沿X向、Y向、Z向移动工作台，使激光光束聚焦在第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面，激光光束按照设置轨迹移动，以对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
步骤三：将钎料置于第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面之间，以形成初步连接体，并对初步连接体的连接处施加压力。
具体地，将成分为98wt.％Sn、2wt.％Ti，厚度为200μm的钎料箔片放在第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面之间，在垂直方面施加1.5MPa压力，以保证钎焊过程中两块陶瓷紧密接触。
步骤四：对初步连接体进行加热连接。
具体地，将初步连接体放入加热炉中，对加热炉的炉腔进行抽真空，当炉腔的真空度为5.0×10-3Pa时，对加热炉的炉腔中连续通入Ar气，气体流量为0.2～0.5L/min；
以10℃/min的速率，将初步连接体加热至200℃，保温10min；
以5℃/min的速率，将初步连接体加热至450℃，保温10min，冷却至室温，以获得结合良好的第一陶瓷和第二陶瓷低温连接接头，如图3所示，为第一陶瓷和第二陶瓷接头的界面扫描电镜图。
本发明通过激光抛光的方式对陶瓷进行激光表面活化，激光作用于陶瓷表面时，一方面会使陶瓷熔化，另一方面使陶瓷挥发，陶瓷熔化并快速冷却使陶瓷表面出现非晶层，由于非晶层处于不稳定状态，有助于提高陶瓷表面能，同时钎料合金熔体与非晶层之间的界面能要小于钎料合金熔体与原始陶瓷之间的界面能，因此，钎料合金在陶瓷表面的润湿性得到显著改善；且陶瓷挥发增加了表面粗糙度，有助于增强钎料熔体在陶瓷表面的铺展，进一步改善润湿。基于激光与陶瓷作用后，带来表面粗糙度和非晶层的变化，使陶瓷表面得到活化，有效的改善了钎料合金在陶瓷表面的润湿性。
在本文对各种器件、电路、装置、系统和/或方法描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，包括以下步骤：
对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光；
对机械抛光后的所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化；
将钎料置于所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面之间，以形成初步连接体，并对所述初步连接体的连接处施加压力；所述钎料的成分为80～98wt.％Sn、0～6wt.％Ti、0～6wt.％Zr或2～10wt.％Cr；
对所述初步连接体进行加热连接，以获得第一陶瓷与第二陶瓷的连接接头。
2.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光后，还包括：
对所述第一陶瓷和所述第二陶瓷进行清洗。
3.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光，具体通过以下方式实现：
依次采用800目、1000目、1200目的金刚石砂盘对所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行机械抛光，以获得表面粗糙度为0.1～0.8μm的机械抛光后的所述第一陶瓷和所述第二陶瓷。
4.根据权利要求2所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，对所述第一陶瓷和所述第二陶瓷进行清洗，具体通过以下方式实现：
在丙酮溶液中对所述第一陶瓷和所述第二陶瓷进行超声清洗，清洗时间为10～20分钟。
5.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，采用激光器对机械抛光后的所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化；
所述激光器为纳秒脉冲激光器、皮秒脉冲激光器或飞秒脉冲激光器。
6.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，对机械抛光后的所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化，具体包括以下步骤：
将所述第一陶瓷和所述第二陶瓷固定于工作台上，使所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面朝上；
设置所述激光器的激光表面活化工艺参数，包括激光功率、光斑直径、扫描速度及扫描间距，使所述激光器产生的激光光束的能量密度为6.5～15J/cm2；
沿X向、Y向、Z向移动所述工作台，使所述激光光束聚焦在所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面，所述激光光束按照设置轨迹移动，以对所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。
7.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，所述钎料为箔片状或粉末状。
8.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，对所述初步连接体的连接处施加的压力为垂直方向的压力，所述压力为0.5～1.5MPa。
9.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，对所述初步连接体进行加热连接，具体包括以下步骤：
将所述初步连接体放入加热炉中，对所述加热炉的炉腔进行抽真空，当所述炉腔的真空度为5.0×10-3Pa时，对所述加热炉进行加热；
以10～20℃/min的速率，将所述初步连接体加热至200℃，保温10～20min；
以5～8℃/min的速率，将所述初步连接体加热至300～550℃，保温2～30min，冷却至室温。
10.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，对所述初步连接体进行加热连接，具体包括以下步骤：
将所述初步连接体放入加热炉中，对所述加热炉的炉腔进行抽真空，当所述炉腔的真空度为5.0×10-3Pa时，对所述加热炉的炉腔中连续通入Ar或N2气，气体流量为0.2～0.5L/min；
以10～20℃/min的速率，将所述初步连接体加热至200℃，保温10～20min；
以5～8℃/min的速率，将所述初步连接体加热至300～550℃，保温2～30min，冷却至室温。
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