[發(fā)明專利]一種用于焊接金屬和陶瓷的低溫鋁熱焊料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210426777.5
• 申請(qǐng)日: 2012-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN102873469A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王翔東;王向旭;王瑞瀚;苗永霞;薛國(guó)林;王慶鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王翔東
• 主分類號(hào): B23K35/34
• 分類號(hào): B23K35/34;B23K23/00
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才;楊海霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于焊接金屬和陶瓷的低溫鋁熱焊料，適用于金屬與陶瓷或耐火材料之間的復(fù)合加工。

背景技術(shù)

金屬和陶瓷是兩類常用的結(jié)構(gòu)材料，其性能各有優(yōu)缺點(diǎn)。陶瓷材料通常具有耐高溫、耐磨損和耐化學(xué)腐蝕等性能特點(diǎn)，但韌性差，易破碎，不耐沖擊。而金屬的性能則正好相反。因此，采用合適的方法把兩者復(fù)合在一起制成金屬陶瓷復(fù)合材料，就可以發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，滿足更多的工程需要。目前，金屬陶瓷復(fù)合材料在航空、航天、電子、電力、冶金、機(jī)械、能源、化工和環(huán)保等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。

常用的金屬與陶瓷的復(fù)合方法有：采用有機(jī)膠黏劑可以很好地將金屬和陶瓷工件復(fù)合在一起，且具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但不適合在高溫條件下使用。采用陶瓷孔板與金屬電焊連接的方法，受力點(diǎn)小，陶瓷與金屬非整體結(jié)合，耐沖擊強(qiáng)度較低。真空管殼等電子器件常采用陶瓷表面預(yù)先金屬化涂層再真空燒結(jié)焊接，其它方法如高頻真空擴(kuò)散連接、場(chǎng)致焊接、金屬玻璃粉熔焊等因成本及對(duì)焊接環(huán)境條件要求較高，不便于現(xiàn)場(chǎng)施工。此外，大型工程裝備的加工需要快速簡(jiǎn)便和低成本的復(fù)合焊接技術(shù)及材料。因此，目前的復(fù)合技術(shù)還不能完全滿足需求。

????鋁熱反應(yīng)指金屬鋁和/或沒有鋁活潑的其它金屬或氧化物在氧化劑存在的條件下用鎂條等引燃的一系列反應(yīng)。其中鋁和Fe₂O₃最具有代表性，目前已經(jīng)成功應(yīng)用于無縫鋼軌等材料的連接施工上，但目前尚未見將其應(yīng)用于金屬和陶瓷焊接的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種用于焊接金屬和陶瓷的低溫鋁熱焊料，該焊料可以實(shí)現(xiàn)不同材質(zhì)金屬和陶瓷之間的低溫緊密復(fù)合焊接，焊接效果好。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

一種用于焊接金屬和陶瓷的低溫鋁熱焊料，包括基礎(chǔ)材料鋁粉，其中，該低溫鋁熱焊料還含有強(qiáng)氧化劑和合金化組分，所述強(qiáng)氧化劑的用量為鋁粉質(zhì)量的0.1—5%，所述合金化組分與鋁粉的質(zhì)量比為1.5—3.5：1。

具體的，所述強(qiáng)氧化劑為KClO₃，Ca(ClO)₂和KMnO₄中的一種或兩種以上的混合物。

所述合金化組分由主材和輔料組成，輔料含量不高于主材質(zhì)量的20%；所述主材選自與待焊接金屬材料同質(zhì)的金屬氧化物（如：若待焊接金屬為碳鋼板或不銹鋼板，則主材可以為Fe₂O₃?、Fe₃O₄或FeO粉；若待焊接金屬為銅板，則主材可以為CuO或Cu₂O粉），所述輔料為金屬Fe、Cr、Mn、Cu、V、Ni、Ti、Mo、Sn及Zn的氧化物的任意組合。

較好的，該低溫鋁熱焊料還含有陶瓷化組分添加劑，所述陶瓷化組分添加劑用量不高于鋁粉質(zhì)量的20%。所述陶瓷化組分添加劑為金屬M(fèi)g、Si、Ca和K或金屬氧化物及B₂O₃和CaF₂中的一種或兩種以上的混合物。

此外，該低溫鋁熱焊料中還可以添加不超過鋁粉質(zhì)量35%的高溫氧化鋁陶瓷粉末（即α-Al₂O₃），用來調(diào)整鋁熱焊料的粘度和流動(dòng)性，以適應(yīng)不同焊接方式的要求。

本發(fā)明所述低溫鋁熱焊接材料利用鋁熱反應(yīng)原理，根據(jù)不同金屬和陶瓷材料的性質(zhì)以及被焊接金屬和陶瓷材料熔點(diǎn)來選取鋁熱焊劑的組分比例，在傳統(tǒng)鋁熱焊劑基礎(chǔ)上，選用鋁粉作為基材，與合金化組分（包括主材和輔料）和強(qiáng)氧化劑按比例混合而成。此外，還可以根據(jù)待焊接陶瓷的表面性質(zhì)添加適量陶瓷化組分添加劑，以獲得較好的焊接效果。各原料可以單獨(dú)粉磨（目數(shù)以不低于80目為宜）后包裝，使用前按比例混合即可（比較優(yōu)選的混料順序?yàn)椋合燃雍辖鸹M分，再加入基材鋁粉和陶瓷化組分添加劑充分混勻，使用前添加強(qiáng)氧化劑）；或者按比例分類粉磨（如基材鋁粉與陶瓷化組分添加劑混合粉磨，合金化組分的主材和輔料混合粉磨，強(qiáng)氧化劑手工單獨(dú)輕磨，或在氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)下機(jī)械研磨，以防燃燒或爆炸）。

本發(fā)明所述低溫鋁熱焊料的使用方法為：在焊接前先將金屬和陶瓷表面打磨或清理干凈，周圍用石墨或石棉圍封，把按比例配好的焊料均勻填充或鋪設(shè)于金屬與陶瓷接觸面之間，并預(yù)置引燃用鎂條或鎢絲，為便于引燃，在鎂條或鎢絲周圍撒少許氧化劑粉末。將待焊接金屬與陶瓷兩面施加適當(dāng)壓力，明火或通電引燃即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接。