[發明專利]耐高溫Ag-Cu-Mn金屬封接材料，制備方法及其用途

有效

• 申請號: 201310086655.0
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103273212A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 張玉文;張齊飛;蘇昆;丁偉中;魯雄剛
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B23K35/24
• 分類號: B23K35/24;B23K35/40;B23K1/012
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

????本發明涉及一種耐高溫Ag-Cu-Mn金屬封接材料，制備方法及其用途，屬于特種陶瓷焊接材料技術領域。?

背景技術

????焦爐煤氣甲烷部分氧化重整制氫的核心裝置是致密陶瓷透氧膜反應器，為了保證陶瓷透氧膜反應器在高溫條件下長期穩定地運行，透氧膜陶瓷與金屬支撐體之間的高溫密封尤為重要。透氧膜陶瓷與金屬之間的密封是國際上尚未解決的難題，如能將這一問題加以解決，將對高溫純氧制備、膜反應器和燃料電池等領域的工業規模應用產生極大的推動作用。目前，致密的透氧膜陶瓷膜與其支撐體間的高溫封接方法主要有三種：壓縮密封、玻璃密封以及金屬釬焊密封。?

近年來，利用金屬釬焊的方法實現陶瓷透氧膜件及其金屬支撐體間的封接受到越來越多的關注。金屬釬焊密封是以在連接過程中被連接材料維持為固態，而填充材料為液態為基本特征，釬焊接頭是在一定的條件下，液態釬料自行流入固態母材之間的間隙，經冷卻后，釬料凝固而形成的。一般金屬釬料與陶瓷之間的潤濕性差，通常需要在釬料合金中添加活性金屬或氧化物來改善其對陶瓷表面的潤濕性。金屬釬焊主要包括：活性金屬釬焊和空氣釬焊。?

活性金屬釬焊是利用釬料中所含有的少量活性元素與陶瓷反應形成被液態釬料潤濕的反應層，實現陶瓷與金屬之間接合的一種連接方法。活性金屬釬焊過程需要嚴格的氣氛條件（還原性氣氛或者高真空條件）來防止活性金屬氧化而導致接頭失效。.?

空氣釬焊是直接在空氣中形成金屬釬焊接頭，不需要保護氣氛或表面釬劑。由于空氣釬焊是直接在空氣中進行，因此釬焊所形成的接頭在中高溫下都具有很好的抗氧化性。在空氣釬焊中Ag-CuO二元合金體系得到最廣泛的研究。K.Scott?Weil等研究了空氣氣氛下Ag-Cu合金材料與混合導體透氧膜陶瓷(La_0.6Sr_0.4)(Co_0.2Fe_0.8)O_3-δ的高溫釬焊過程，在空氣氣氛下熔融狀態Ag-Cu釬料中的Cu氧化為CuO，?CuO與透氧膜陶瓷界面反應生成新的界面反應層，進而改善釬料對透氧膜陶瓷的潤濕性能(?(1)K.?Scott?Weil?et?al.?Journal?of?the?electrochemical?society,?2004.?(2)K.?S.?Weil?et?al.?Journal?of?materials?science,?2005)。

公開號為CN?101486589?A的發明專利中，公開了一種以透氧陶瓷材料為基料的耐高溫封接材料。由于高溫封接材料的基本成分是膜材料成分，所以封接材料和膜件本身間的化學惰性好，不會影響膜組件的穩定性，且膨脹行為相近。?

公開號為CN?101928855?A的發明專利中，提出針對高熱膨脹系數的致密混合導體透氧陶瓷膜耐高溫金屬封接材料，與Ag基合金釬料相比，與典型混合導體陶瓷透氧膜材料如BaCo_0.7Fe_0.2Nb_0.1O_3-δ、Ba_0.5Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O_3-δ等具有更好的熱膨脹匹配性能和化學穩定性。?

氧在液態銀中的溶解度遠大于在固態銀中的溶解度，在空氣釬焊過程中，熔融狀態下銀基釬料中溶解的大量的氧，將在降溫凝固過程中大量析出，在釬料與支撐體不銹鋼界面處形成氣孔。申請號為201110131153.6的中國發明專利中，針對Ag-Cu合金釬料空氣釬焊時封接界面產生大量孔的問題，提出采用預氧化的耐高溫Ag-Cu-O金屬封接材料在惰性氣氛（純Ar或純N₂）下進行釬焊封接，該釬料對透氧膜陶瓷及其支撐體不銹鋼具有良好的潤濕性能，能有效改善界面處孔的形成，但不能完全消除氣孔，需要進一步設計更優化的釬料合金。?

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種耐高溫Ag-Cu-Mn金屬封接材料，制備方法及其用途，是一種有效控制氣孔形成的Ag基耐高溫金屬封接材料，該耐高溫金屬封接材料對透氧膜陶瓷及其不銹鋼支撐體具有良好的潤濕性能，且在釬焊界面上不會產生氣孔。?

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：?

一種耐高溫Ag-Cu-Mn金屬封接材料，具有以下的組成及重量百分比：Ag含量為95.80～95.99wt%，Cu含量為4.0wt%，Mn含量為0.01～0.2wt%。