CN114043027A - 一种熔浸法烧结焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种熔浸法烧结焊接方法，涉及材料焊接技术领域，所述熔浸法烧结焊接方法包括将低熔点钎料和高熔点钎料分别球磨后，分别与粘接剂混合，得到低熔点膏状钎料和高熔点膏状钎料；将低熔点膏状钎料涂覆在第一母材的待焊面，将高熔点膏状钎料涂覆在第二母材的待焊面；按照第一母材、低熔点膏状钎料、高熔点膏状钎料、第二母材的顺序依次将第一母材和第二母材置于模具中，并于真空炉中加热至钎焊温度使低熔点膏状钎料熔化，并发生熔浸后降温至室温，完成焊接，且发生熔浸后，高熔点膏状钎料的体积大于熔化后的低熔点膏状钎料的体积。与现有技术比较，本发明能够实现低温焊接高温使用，并获得具有一定室温、高温剪切强度的钎焊接头。
Description
技术领域
本发明涉及材料焊接技术领域，具体而言，涉及一种熔浸法烧结焊接方法。
背景技术
航空航天、核空间等领域的发展对于耐高温的新型材料提出了需求，而耐高温的新型材料的发展，常常伴随着耐高温接头的需求。钎焊是将低于焊件熔点的钎料加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法，是一种最为常见的焊接方法。但是，低温钎料无法满足接头的耐高温需求，而高温钎料则常常伴随着较高的焊接温度，这可能会对母材产生影响，尤其是对于结构件焊接中最为常见的陶瓷与金属的异种连接，由于材料的物理性能不匹配，会导致接头处产生较大的热应力。因此，如何实现低温焊接，高温使用是目前焊接研究的一个热点。
为了实现低温焊接高温使用，现有技术中有的使用复合钎料，即通过向钎料中原位或直接添加颗粒相、纤维相等材料，来提高钎料的耐温性。例如，为了连接Cf/SiC复合陶瓷与TC4，使用TiZrCuNi+W复合钎料，W颗粒的引入一方面缓解残余应力，一方面提高接头的耐温性。但是随着添加相的增多，液态金属的粘度会随之增加，焊缝内部会出现大量孔洞，从而降低接头的剪切强度。还有的使用多孔中间层作为骨架，以提高接头的使用温度，例如，为了连接ZrB2-SiC复合陶瓷与TC4，使用SiC多孔材料作为骨架结构，提高了AgCuTi钎料的使用温度。但是，目前多孔材料作为骨架结构对于多孔材料的种类、孔隙率大小、表面状态有要求，因而限制了其应用。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种低温焊接，高温使用的熔浸法烧结焊接方法。
为解决上述问题，本发明提供一种熔浸法烧结焊接方法，包括如下步骤：
步骤S1,将低熔点钎料球磨后，得到混合均匀的低熔点钎料粉末，将所述低熔点钎料粉末与粘接剂混合，得到低熔点膏状钎料；
步骤S2，将高熔点钎料球磨后，得到混合均匀的高熔点钎料颗粒，将所述高熔点钎料颗粒与所述粘接剂混合，得到高熔点膏状钎料；
步骤S3，将所述低熔点膏状钎料涂覆在第一母材的待焊面，将所述高熔点膏状钎料涂覆在第二母材的待焊面；
步骤S4，按照所述第一母材、所述低熔点膏状钎料、所述高熔点膏状钎料、所述第二母材的顺序依次将所述第一母材和所述第二母材置于模具中，并于真空炉中加热至钎焊温度使所述低熔点膏状钎料熔化，并发生熔浸后降温至室温，完成焊接，且所述发生熔浸后，所述高熔点膏状钎料的体积大于熔化后的所述低熔点膏状钎料的体积。
较佳地，步骤S1和/或步骤S2中，所述粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物，且所述松油醇与所述无水乙醇的体积比为5:(1-5)。
较佳地，步骤S1和步骤S2中，所述球磨包括：将低熔点钎料或高熔点钎料置于球磨罐中，并向所述球磨罐中加入无水乙醇，在氮气的保护下，加入磨球进行球磨。
较佳地，在步骤S3之前还包括：分别将所述第一母材和所述第二母材进行除杂操作。
较佳地，所述除杂操作包括：依次使用粒度逐渐增大的多个水砂纸对所述第一母材和/或所述第二母材进行机械打磨，得到所述待焊面表面光滑的第一母材和/或所述第二母材，用洗液清洗后，将所述第一母材和/或所述第二母材在40-60℃温度下干燥20-40min，获得干净的所述待焊面。
较佳地，所述洗液包括蒸馏水和丙酮。
较佳地，步骤S4中所述加热包括：以5-15℃/min的速度加热至380-420℃保温5-15min，然后以5-15℃/min的速度继续加热至所述低熔点膏状钎料所需的钎焊温度并保温10-45min。
较佳地，步骤S4中所述降温至室温包括：以6-8℃/min的速度降至 380-420℃后关闭加热，并炉冷至室温。
较佳地，步骤S2中包括：将不同粒径的所述高熔点钎料球磨后，得到混合均匀的高熔点钎料颗粒，将所述高熔点钎料颗粒与所述粘接剂混合，得到高熔点膏状钎料，且所述不同粒径的高熔点钎料的粒径范围包括100-500nm、 1μm-10μm和15μm-25μm。
较佳地，步骤S4所述发生熔浸后，熔化后的所述低熔点膏状钎料的体积范围包括65-85vol.％，所述高熔点膏状钎料的体积范围包括15-35vol.％。
本发明提供的熔浸法烧结焊接方法相较于现有技术的优势在于：
本发明通过分层装配的方式，即按照所述第一母材、所述低熔点膏状钎料、所述高熔点膏状钎料、所述第二母材的顺序依次将经涂覆的所述第一母材和所述第二母材置于模具中，当达到低熔点膏状钎料的钎焊温度使得低熔点膏状钎料熔化后，逐渐浸入到未熔化的高熔点膏状钎料中，避免了直接/原位添加颗粒增强相出现的液态材料粘度增加的问题，且扩大了增强相的添加上限，使得所述高熔点膏状钎料的体积大于熔化后的所述低熔点膏状钎料的体积，实现由低温相为主体的焊缝层转变为高温相为主体的焊缝层，得到耐高温、组织致密的钎焊接头。另外，本发明中使用的高熔点钎料在焊接过程中基本处于未熔化的状态，可以有效的阻碍母材之间的合金元素互扩散，从而抑制母材之间的过度反应，且本发明装配简单，无需复杂的工序与设备，操作便利，经济，快速的优势，使用范围广，可以根据母材以及需求选择合适的低熔点钎料以及低熔点钎料，实现异种材料的焊接。
附图说明
图1为本发明实施例中的熔浸法烧结焊接方法流程图；
图2为本发明实施例中将所述低熔点膏状钎料涂覆在第一母材的待焊面或将所述高熔点膏状钎料涂覆在第二母材的待焊面的涂覆过程示意图；
图3为本发明实施例中第一母材、低熔点膏状钎料、高熔点膏状钎料、第二母材置于模具中的状态示意图；
图4为图3中A处的局部放大示意图；
图5为本发明实施例1中所获得的SiCf/SiC与GH536钎焊接头的SEM图。
附图标记说明：
1-套筒、2-基座、3-定位螺丝、4-第一母材或第二母材、5-塞尺、6-刮刀、7-低熔点膏状钎料或高熔点膏状钎料。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是，在本申请实施例的描述中，术语“一些实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
如图1所示，本发明实施例提供一种熔浸法烧结焊接方法，包括如下步骤：
步骤S1,将低熔点钎料球磨后，得到混合均匀的低熔点钎料粉末，将所述低熔点钎料粉末与粘接剂混合，得到低熔点膏状钎料；
步骤S2，将高熔点钎料球磨后，得到混合均匀的高熔点钎料颗粒，将所述高熔点钎料颗粒与所述粘接剂混合，得到高熔点膏状钎料；
步骤S3，将所述低熔点膏状钎料涂覆在第一母材的待焊面，将所述高熔点膏状钎料涂覆在第二母材的待焊面；
步骤S4，按照所述第一母材、所述低熔点膏状钎料、所述高熔点膏状钎料、所述第二母材的顺序依次将经涂覆的所述第一母材和所述第二母材置于模具中，并于真空炉中加热至钎焊温度使所述低熔点膏状钎料熔化，并发生熔浸后降温至室温，完成焊接，且所述发生熔浸后，所述高熔点膏状钎料的体积大于熔化后的所述低熔点膏状钎料的体积。
需要说明的是，本实施例中，低熔点钎料以及高熔点钎料的种类需要根据第一母材或第二母材的种类而定，本实施例中对此不做限制，且步骤S1和步骤S2没有严格的先后顺序。
在一些实施例中，步骤S1和/或步骤S2中，所述粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物，且所述松油醇与所述无水乙醇的体积比为5:(1-5)，由此使得低熔点钎料粉末和/或高熔点钎料颗粒混合更加充分，混合效果好。
在一些实施例中，步骤S1和步骤S2中，所述球磨包括：将低熔点钎料或高熔点钎料置于球磨罐中，并向所述球磨罐中加入无水乙醇，在氮气的保护下，加入磨球进行球磨。由此，使得低熔点钎料和/或不同粒径的高熔点钎料混合更加均匀，混合效果好。
在一些实施例中，在步骤S3之前还包括：分别将所述第一母材和所述第二母材进行除杂操作。由此，使得第一母材和所述第二母材的待焊面更加干净，有利于后续低熔点膏状钎料和高熔点膏状钎料的涂覆。
在一些优选的实施例中，所述除杂操作包括：依次使用粒度逐渐增大的多个水砂纸对所述第一母材和/或所述第二母材进行机械打磨，得到所述待焊面表面光滑的第一母材和/或所述第二母材，用洗液清洗后，将所述第一母材和/或所述第二母材在40-60℃温度下干燥20-40min，获得干净的所述待焊面。
在一些具体的实施例中，依次使用粒度为80#，400#，800#，1200#的水砂纸对所述第一母材和/或所述第二母材进行机械打磨，由此，使得第一母材和/或第二母材逐渐打磨，使得第一母材和/或第二母材的表面被打磨的更加光滑。
在一些实施例中，所述洗液包括蒸馏水和丙酮，能够使得打磨后的第一母材和/或所述第二母材的表面被清洗的更加干净。且在本实施例中，采用超声方法辅助清洗，使得清洗效果更好。
需要说明的是，本实施例步骤S3中，将所述低熔点膏状钎料涂覆在第一母材的待焊面，将所述高熔点膏状钎料涂覆在第二母材的待焊面时，低熔点膏状钎料以及高熔点膏状钎料的涂覆层厚度需要根据第一母材或第二母材的种类而定，本实施例中对此不做限制。
如图2所示，本实施中，将所述低熔点膏状钎料涂覆在第一母材的待焊面，将所述高熔点膏状钎料涂覆在第二母材的待焊面的涂覆过程包括：
将第一母材或第二母材与具有一定厚度的塞尺5叠放放置在基座2与套筒1之间，并用定位螺丝3将套筒1固定在基座2上方。接着，将塞尺5与第一母材或第二母材取出，并将第一母材或第二母材4放置在由套筒1上端与基座2上端共同形成的凹槽空间中，然后通过刮板6缓慢均匀地将低熔点膏状钎料或高熔点膏状钎料7装配到第一母材或第二母材4表面。其中，涂覆层的厚度即为塞尺5的厚度，因此，本实施例中，可以通过选择不同厚度的塞尺5来对涂覆层的厚度进行控制。
在一些实施例中，步骤S4中真空炉的真空度为5×10-4托-5×10-6托，使得焊接效果更好。
在一些实施例中，步骤S4中所述加热包括：以5-15℃/min的速度加热至380-420℃保温5-15min，然后以5-15℃/min的速度继续加热至所述低熔点膏状钎料所需的钎焊温度使得低熔点膏状钎料熔化，并保温10-45min。本实施例中，温度加热至380-420℃，有利于粘接剂的挥发。
在一些实施例中，步骤S4中所述降温至室温包括：以6-8℃/min的速度降至380-420℃后关闭加热，并炉冷至室温，使得焊接效果更好。
在一些实施例中，将不同粒径的所述高熔点钎料球磨后，得到混合均匀的高熔点钎料颗粒，将所述高熔点钎料颗粒与所述粘接剂混合，得到高熔点膏状钎料，且所述不同粒径的高熔点钎料的粒径范围包括100-500nm、1μm-10 μm和15μm-25μm。由此，通过纳米级以及微米级等不同级别粒径的高熔点钎料的球磨处理，提升液态钎料在焊缝中的填隙效果。
在一些实施例中，步骤S4所述发生熔浸后，熔化后的所述低熔点膏状钎料逐渐进入到高熔点膏状钎料中，且熔化后的所述低熔点膏状钎料的体积范围包括65-85vol.％，所述高熔点膏状钎料的体积范围包括15-35vol.％。由此，扩大了增强相的添加上限，使得所述高熔点膏状钎料的体积大于熔化后的所述低熔点膏状钎料的体积，实现由低温相为主体的焊缝层转变为高温相为主体的焊缝层，得到耐高温、组织致密的钎焊接头。
在一些实施例中，步骤S4中，按照所述第一母材、所述低熔点膏状钎料、所述高熔点膏状钎料、所述第二母材的顺序依次将所述第一母材和所述第二母材置于模具中并向模具施以40-60g的压力，使得模具将第一母材和所述第二母材夹紧，有利于后续的焊接。
在一些实施例中，为了避免钎焊过程中第一母材和第二母材发生移动，在装配好的模具上施加0.5-1MPa的焊接压力，有利于后续的焊接，使得焊接效果更好。
本发明实施例提供的熔浸法烧结焊接方法相较于现有技术的优势在于：
本发明实施例通过分层装配的方式，即按照所述第一母材、所述低熔点膏状钎料、所述高熔点膏状钎料、所述第二母材的顺序依次将所述第一母材和所述第二母材置于模具中，当达到低熔点膏状钎料的钎焊温度使得低熔点膏状钎料熔化后，逐渐浸入到未熔化的高熔点膏状钎料中，如图3-4所示，避免了直接/原位添加颗粒增强相出现的液态材料粘度增加的问题，且扩大了增强相的添加上限，使得所述高熔点膏状钎料的体积大于熔化后的所述低熔点膏状钎料的体积，实现由低温相为主体的焊缝层转变为高温相为主体的焊缝层，得到耐高温、组织致密的钎焊接头。另外，本发明实施例中使用的高熔点钎料在焊接过程中基本处于未熔化的状态，可以有效的阻碍母材之间的合金元素互扩散，从而抑制母材之间的过度反应，且本发明实施例装配简单，无需复杂的工序与设备，操作便利，经济，快速的优势，使用范围广，可以根据母材以及需求选择合适的低熔点钎料以及低熔点钎料，实现异种材料的焊接。
实施例1
本实施例提供一种熔浸法烧结焊接方法，用于实现碳化硅纤维增强碳化硅复合材料SiCf/SiC与GH536材料的焊接，包括如下步骤：
步骤1,将TiH粉末和Cu粉末球磨后，得到混合均匀的低熔点钎料粉末TiCu，其中包括质量分数为20份的TiH粉末和80份的Cu粉末，将所述低熔点钎料粉末TiCu与粘接剂混合，得到低熔点膏状钎料，其中，低熔点钎料粉末TiCu的粒径为100μm，所述低熔点钎料粉末TiCu与粘接剂的质量比为1： (0.1-0.2)，且粘接剂中，所述松油醇与无水乙醇的体积比为5:(1-5)；
步骤2，将粒径为100μm的高熔点钎料W球磨后，得到混合均匀的高熔点钎料颗粒W，将所述高熔点钎料颗粒W与所述粘接剂混合，得到高熔点膏状钎料W，且粘接剂中，所述松油醇与无水乙醇的体积比为5:(1-5)；
步骤3，依次使用80#，400#，800#，1200#的水砂纸对SiCf/SiC以及GH536 进行机械打磨，得到待焊面光滑的母材；采用超声方法，分别利用蒸馏水以及丙酮对表面打磨光滑的SiCf/SiC以及GH536进行清洗后；将SiCf/SiC以及GH536在40℃-60℃温度下干燥20min-40min，得到去除杂质后的SiCf/SiC 以及GH536,再将所述低熔点膏状钎料TiCu涂覆在SiCf/SiC的待焊面，将所述高熔点膏状钎料W涂覆在GH536的待焊面，并将涂覆后的母材放置于干燥箱中，在40℃下干燥10min-30min，得到涂覆处理后的SiCf/SiC以及GH536；
步骤4，将经过涂覆处理后的SiCf/SiC待焊面置于涂覆处理后的GH536 待焊面的上方并对齐，按照所述SiCf/SiC、所述低熔点膏状钎料TiCu、所述高熔点膏状钎料W、所述GH536的顺序依次将所述SiCf/SiC和所述GH536置于模具中，为了避免钎焊过程中模具发生移动，因此在装配好的模具上施加 0.5MPa-1MPa的焊接压力，并在真空度约为2╳10-6Pa的条件下于真空炉中加热至975℃-1050℃，保温15min后使所述低熔点膏状钎料熔化，并发生熔浸后按照7.5℃/min的速度降温至室温，完成焊接，且所述发生熔浸后，所述高熔点膏状钎料的体积大于熔化后的所述低熔点膏状钎料的体积。
本实施例中，在真空炉中加热包括：以5℃/min-15℃/min的升温速率加热至380℃-420℃，保温8min-15min，然后，以5℃/min-15℃/min的升温速率加热至800℃-900℃，保温l0min-20min，然后，以5℃/min的升温速率加热至975℃-1050℃，保温15min。
本实施例中对利用本实施例中的熔浸法烧结焊接方法制备的SiCf/SiC与 GH536钎焊接头的焊缝进行扫描电镜分析，如图5所示，可以看出，焊缝基本没有明显的气孔以及未焊合等缺陷，且主要成分由W构成，极大的提高了SiCf/SiC与GH536钎焊接头的耐温性，且剪切强度测试结果显示得到的 SiCf/SiC与GH536钎焊接头的室温剪切强度为85MPa。
本实施例中对利用本实施例中的熔浸法烧结焊接方法制备的SiCf/SiC与 GH536钎焊接头在700℃空气气氛中进行剪切测试，得到SiCf/SiC与GH536 钎焊接头的高温剪切强度为40MPa，相比于常规的TiCu钎料所得的陶瓷-金属接头的耐高温性有明显的提高。
实施例2
本实施例提供一种熔浸法烧结焊接方法，用于实现碳化硅陶瓷材料的焊接，包括如下步骤：
步骤1,将Ni粉末和Cu粉末球磨后，得到混合均匀的低熔点钎料粉末NiCu，其中包括质量分数为20份的Ni粉末和80份的Cu粉末，将所述低熔点钎料粉末NiCu与粘接剂混合，得到低熔点膏状钎料，其中，所述低熔点钎料粉末 NiCu与粘接剂的质量比为1：(0.1-0.2)，低熔点钎料粉末NiCu的粒径为100 μm，且粘接剂中，所述松油醇与无水乙醇的体积比为5:(1-5)；
步骤2，将100μm的高熔点钎料W球磨后，得到混合均匀的高熔点钎料颗粒W，将所述高熔点钎料颗粒W与所述粘接剂混合，得到高熔点膏状钎料 W，且粘接剂中，所述松油醇与无水乙醇的体积比为5:(1-5)；
步骤3，依次使用80#，400#，800#，1200#的水砂纸对两块碳化硅陶瓷材料即第一碳化硅陶瓷材料和第二碳化硅陶瓷材料进行机械打磨，得到待焊面光滑的母材；采用超声方法，分别利用蒸馏水以及丙酮对表面打磨光滑的两块碳化硅陶瓷材料进行清洗后；将两块碳化硅陶瓷材料在40℃-60℃温度下干燥20min-40min，得到去除杂质后的两块碳化硅陶瓷材料,再将所述低熔点膏状钎料NiCu涂覆在第一碳化硅陶瓷材料的待焊面，将所述高熔点膏状钎料 W涂覆在第二碳化硅陶瓷材料的待焊面，并将涂覆后的母材放置于干燥箱中，在40℃下干燥10min-30min，得到涂覆处理后的两块碳化硅陶瓷材料；
步骤4，将经过低熔点膏状钎料NiCu涂覆处理后的第一碳化硅陶瓷材料的待焊面置于高熔点膏状钎料W涂覆处理后的第二碳化硅陶瓷材料待焊面的上方并对齐，按照第一碳化硅陶瓷材料、所述低熔点膏状钎料TiCu、所述高熔点膏状钎料W、第二碳化硅陶瓷材料的顺序依次将第一碳化硅陶瓷材料和第二碳化硅陶瓷材料置于模具中，为了避免钎焊过程中模具发生移动，因此在装配好的模具上施加0.5MPa-1MPa的焊接压力，并在真空度约为2╳10-6Pa 的条件下于真空炉中加热至1100-1250℃，保温15min后使所述低熔点膏状钎料熔化，并发生熔浸后按照7.5℃/min的速度降温至室温，完成焊接，且所述发生熔浸后，所述高熔点膏状钎料的体积大于熔化后的所述低熔点膏状钎料的体积。
本实施例中，在真空炉中加热包括：以5℃/min-15℃/min的升温速率加热至380℃-420℃，保温8min-15min，然后，以5℃/min-15℃/min的升温速率加热至800℃-900℃，保温l0min-20min，然后，以5℃/min的升温速率加热至1100-1250℃，保温15min。
本实施例中对利用本实施例中的熔浸法烧结焊接方法制备的碳化硅陶瓷钎焊接头的焊缝进行剪切强度测试，且剪切强度测试结果显示得到的碳化硅陶瓷钎焊接头的室温剪切强度为83MPa。
本实施例中对利用本实施例中的熔浸法烧结焊接方法制备的碳化硅陶瓷钎焊接头在700℃空气气氛中进行剪切测试，得到碳化硅陶瓷钎焊接头的高温剪切强度为55MPa，相比于常规的NiCu钎料所得的陶瓷-金属接头的耐高温性有明显的提高。
实施例3
本实施例提供一种熔浸法烧结焊接方法，用于实现氧化铝陶瓷与TC4材料的焊接，包括如下步骤：
步骤1,将TiH粉末和Cu粉末球磨后，得到混合均匀的低熔点钎料粉末TiCu，其中包括质量分数为20份的TiH粉末和80份的Cu粉末，将所述低熔点钎料粉末TiCu与粘接剂混合，得到低熔点膏状钎料，其中，所述低熔点钎料粉末TiCu与粘接剂的质量比为1：(0.1-0.2)，且粘接剂中，所述松油醇与无水乙醇的体积比为5:(1-5)；
步骤2，将粒径范围为10nm、5μm以及18μm的高熔点钎料Mo按照1:1:1 的质量比球磨后，得到混合均匀的高熔点钎料颗粒Mo，其中高熔点钎料颗粒Mo与粘接剂的质量比为1：(0.1-0.2)，将所述高熔点钎料颗粒Mo与所述粘接剂混合，得到高熔点膏状钎料Mo，且粘接剂中，所述松油醇与无水乙醇的体积比为5:(1-5)；
步骤3，依次使用80#，400#，800#，1200#的水砂纸对氧化铝陶瓷与TC4材料进行机械打磨，得到待焊面光滑的母材；采用超声方法，分别利用蒸馏水以及丙酮对表面打磨光滑的氧化铝陶瓷与TC4材料进行清洗后；将氧化铝陶瓷与TC4材料在40℃-60℃温度下干燥20min-40min，得到去除杂质后的氧化铝陶瓷与TC4材料,再将所述低熔点膏状钎料TiCu涂覆在氧化铝陶瓷的待焊面，将所述高熔点膏状钎料Mo涂覆在TC4材料的待焊面，并将涂覆后的母材放置于干燥箱中，在40℃下干燥10min-30min，得到涂覆处理后的氧化铝陶瓷与TC4材料；
步骤4，将经过涂覆处理后的氧化铝陶瓷待焊面置于涂覆处理后的TC4材料的待焊面的上方并对齐，按照氧化铝陶瓷、所述低熔点膏状钎料TiCu、所述高熔点膏状钎料Mo、TC4材料的顺序依次将所述氧化铝陶瓷与TC4材料置于模具中，为了避免钎焊过程中模具发生移动，因此在装配好的模具上施加 0.5MPa-1MPa的焊接压力，并在真空度约为2╳10-6Pa的条件下于真空炉中加热至975℃-1050℃，保温15min后使所述低熔点膏状钎料熔化，并发生熔浸后按照7.5℃/min的速度降温至室温，完成焊接，且所述发生熔浸后，所述高熔点膏状钎料的体积大于熔化后的所述低熔点膏状钎料的体积。
本实施例中，在真空炉中加热包括：以5℃/min-15℃/min的升温速率加热至380℃-420℃，保温8min-15min，然后，以5℃/min-15℃/min的升温速率加热至800℃-900℃，保温l0min-20min，然后，以5℃/min的升温速率加热至975℃-1050℃，保温15min。
本实施例中对利用本实施例中的熔浸法烧结焊接方法制备的氧化铝陶瓷与TC4材料焊接接头的焊缝进行剪切强度测试，且剪切强度测试结果显示得到的氧化铝陶瓷与TC4材料钎焊接头的室温剪切强度为79MPa。
本实施例中对利用本实施例中的熔浸法烧结焊接方法制备的氧化铝陶瓷与TC4材料钎焊接头在700℃空气气氛中进行剪切测试，得到氧化铝陶瓷与 TC4材料钎焊接头的高温剪切强度为46MPa，相比于常规的TiCu钎料所得的陶瓷-金属接头的耐高温性有明显的提高。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种熔浸法烧结焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1,将低熔点钎料球磨后，得到混合均匀的低熔点钎料粉末，将所述低熔点钎料粉末与粘接剂混合，得到低熔点膏状钎料；
步骤S2，将高熔点钎料球磨后，得到混合均匀的高熔点钎料颗粒，将所述高熔点钎料颗粒与所述粘接剂混合，得到高熔点膏状钎料；
步骤S3，将所述低熔点膏状钎料涂覆在第一母材的待焊面，将所述高熔点膏状钎料涂覆在第二母材的待焊面；
步骤S4，按照所述第一母材、所述低熔点膏状钎料、所述高熔点膏状钎料、所述第二母材的顺序依次将经涂覆的所述第一母材和所述第二母材置于模具中，并于真空炉中加热至钎焊温度使所述低熔点膏状钎料熔化，并发生熔浸后降温至室温，完成焊接，且所述发生熔浸后，所述高熔点膏状钎料的体积大于熔化后的所述低熔点膏状钎料的体积。
2.根据权利要求1所述的熔浸法烧结焊接方法，其特征在于，步骤S1和/或步骤S2中，所述粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物，且所述松油醇与所述无水乙醇的体积比为5:(1-5)。
3.根据权利要求1所述的熔浸法烧结焊接方法，其特征在于，步骤S1和步骤S2中，所述球磨包括：将低熔点钎料或高熔点钎料置于球磨罐中，并向所述球磨罐中加入无水乙醇，在氮气的保护下，加入磨球进行球磨。
4.根据权利要求1所述的熔浸法烧结焊接方法，其特征在于，在步骤S3之前还包括如下步骤：分别将所述第一母材和所述第二母材进行除杂操作。
5.根据权利要求4所述的熔浸法烧结焊接方法，其特征在于，所述除杂操作包括：依次使用粒度逐渐增大的多个水砂纸对所述第一母材和/或所述第二母材进行机械打磨，得到所述待焊面表面光滑的所述第一母材和/或所述第二母材，用洗液清洗后，将所述第一母材和/或所述第二母材在40-60℃温度下干燥20-40min，获得干净的所述待焊面。
6.根据权利要求5所述的熔浸法烧结焊接方法，其特征在于，所述洗液包括蒸馏水和丙酮。
7.根据权利要求1所述的熔浸法烧结焊接方法，其特征在于，步骤S4中所述加热包括：以5-15℃/min的速度加热至380-420℃保温5-15min，然后以5-15℃/min的速度继续加热至所述低熔点膏状钎料所需的钎焊温度并保温10-45min。
8.根据权利要求1所述的熔浸法烧结焊接方法，其特征在于，步骤S4中所述降温至室温包括：以6-8℃/min的速度降至380-420℃后关闭加热，并炉冷至室温。
9.根据权利要求1所述的熔浸法烧结焊接方法，其特征在于，步骤S2中包括：将不同粒径的所述高熔点钎料球磨后，得到混合均匀的高熔点钎料颗粒，将所述高熔点钎料颗粒与所述粘接剂混合，得到高熔点膏状钎料，且所述不同粒径的高熔点钎料的粒径范围包括100-500nm、1μm-10μm和15μm-25μm。
10.根据权利要求1所述的熔浸法烧结焊接方法，其特征在于,步骤S4所述发生熔浸后，熔化后的所述低熔点膏状钎料的体积范围包括15-35vol.％，所述高熔点膏状钎料的体积范围包括65-85vol.％。
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Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1211483A (zh) * | 1997-09-16 | 1999-03-24 | 玛志达株式会社 | 接合金属部件及该部件的接合方法 |
| CN102615442A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-08-01 | 江苏科技大学 | 半钎焊半扩散焊连接方法 |
| CN102633518A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-08-15 | 江苏科技大学 | Si3N4陶瓷与钛合金的连接方法 |
| CN103143805A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-06-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种缓解钎焊接头残余应力的方法 |
| CN103990880A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-08-20 | 哈尔滨工业大学 | 可形成互穿网络结构钎缝的非金属材料与金属材料的钎焊方法 |
| CN104475898A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-01 | 哈尔滨工业大学 | 多孔中间层结构钎缝的异种材料钎焊方法 |
| CN105016761A (zh) * | 2014-04-29 | 2015-11-04 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种C/SiC复合材料的钎焊连接方法 |
| CN105418131A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-03-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种氧化铝陶瓷低温钎焊连接方法 |
| CN105522244A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-04-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种超声波辅助的低温玻璃钎焊方法 |
| CN106825999A (zh) * | 2017-03-14 | 2017-06-13 | 武汉理工大学 | 一种泡沫金属复合焊料片的制备方法 |
| CN109014470A (zh) * | 2017-06-12 | 2018-12-18 | 南京理工大学 | 一种半固态加压反应钎焊方法 |
| CN110330356A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-15 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳化硅陶瓷钎焊连接方法 |
| CN113182733A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-30 | 武汉理工大学 | 一种低温活性焊料的制备及钎焊方法 |
| CN113579547A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-02 | 郑州机械研究所有限公司 | 一种铜铝异种金属无钎剂钎焊用钎料膏及钎焊方法 |
-
2021
- 2021-11-12 CN CN202111340814.6A patent/CN114043027B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1211483A (zh) * | 1997-09-16 | 1999-03-24 | 玛志达株式会社 | 接合金属部件及该部件的接合方法 |
| CN102615442A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-08-01 | 江苏科技大学 | 半钎焊半扩散焊连接方法 |
| CN102633518A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-08-15 | 江苏科技大学 | Si3N4陶瓷与钛合金的连接方法 |
| CN103143805A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-06-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种缓解钎焊接头残余应力的方法 |
| CN105016761A (zh) * | 2014-04-29 | 2015-11-04 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种C/SiC复合材料的钎焊连接方法 |
| CN103990880A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-08-20 | 哈尔滨工业大学 | 可形成互穿网络结构钎缝的非金属材料与金属材料的钎焊方法 |
| CN104475898A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-01 | 哈尔滨工业大学 | 多孔中间层结构钎缝的异种材料钎焊方法 |
| CN105522244A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-04-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种超声波辅助的低温玻璃钎焊方法 |
| CN105418131A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-03-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种氧化铝陶瓷低温钎焊连接方法 |
| CN106825999A (zh) * | 2017-03-14 | 2017-06-13 | 武汉理工大学 | 一种泡沫金属复合焊料片的制备方法 |
| CN109014470A (zh) * | 2017-06-12 | 2018-12-18 | 南京理工大学 | 一种半固态加压反应钎焊方法 |
| CN110330356A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-15 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳化硅陶瓷钎焊连接方法 |
| CN113182733A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-30 | 武汉理工大学 | 一种低温活性焊料的制备及钎焊方法 |
| CN113579547A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-02 | 郑州机械研究所有限公司 | 一种铜铝异种金属无钎剂钎焊用钎料膏及钎焊方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 党汝漳: "膏状钎料及其应用", 《低压电器》, no. 01, 20 February 1982 (1982-02-20), pages 43 - 44 * |
| 庄鸿寿等: "高温钎焊", 国防工业出版社 * |
| 庄鸿寿等: "高温钎焊", 国防工业出版社, pages: 177 - 179 * |
| 张超: "膏状钎料及其在电子工业中的应用", 《半导体技术》 * |
| 张超: "膏状钎料及其在电子工业中的应用", 《半导体技术》, no. 04, 13 August 1983 (1983-08-13) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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