[發明專利]一種復合型綠色低熔玻璃釬料連接碳化硅增強鋁基復合材料的方法

有效

• 申請號: 201410155293.0
• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN103894694A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 何鵬;林鐵松;林盼盼;馬楠;陳誠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K1/008
• 分類號: B23K1/008;B23K1/20;B23K1/19;B23K35/40;B23K35/363
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種連接碳化硅增強鋁基復合材料的方法。

背景技術

目前，連接碳化硅增強鋁基復合材料的方法主要有熔焊、摩擦焊、擴散焊、釬焊等，其中釬焊法是研究最多應用最廣的連接方法，其在解決工程領域中碳化硅增強鋁基復合材料的連接問題方面起到了重要的作用。常用于釬焊鋁基復合材料的釬料主要有鋁硅系和鋅鋁系兩種，無論是哪種釬料對復合材料的潤濕情況均不理想。這主要是因為復合材料鋁基體表面存在一層致密的氧化膜及碳化硅增強體，氧化膜和增強體的構成鍵為離子鍵和共價鍵，其與金屬的金屬鍵完全不相容，界面能極大，導致金屬釬料很難在這兩種物質表面潤濕。

當復合材料中碳化硅含量較低時，通常的做法是通過釬劑破除、機械破除、真空破除以及超聲破除等方法去除復合材料表面的氧化膜，同時不考慮碳化硅增強相的影響，將復合材料的焊接轉化為鋁合金母材的焊接，在一定程度上同比改善了金屬釬料在復合材料表面的潤濕性能。然而當復合材料中碳化硅增強體含量的逐漸增多，即使鋁基體表面不存在氧化膜，釬料都將不再潤濕復合材料。有研究學者通過采用電鍍、化學鍍等方式在復合材料表面預置金屬Ni、Cu等，間接實現了鋁基復合材料的焊接。然而一方面預置金屬層與復合材料之間的機械咬合連接本身強度不高，影響接頭強度，更重要的是該方法同樣也沒有解決釬料與復合材料表面不相容的根本問題。

發明內容

本發明的目的是要解決現有碳化硅增強鋁基復合材料中碳化硅增強體含量高時，現有連接方法存在連接后的碳化硅增強鋁基復合材料強度不高，接頭強度低和現有釬料與碳化硅增強鋁基復合材料表面存在不相容的問題，而提供一種復合型綠色低熔玻璃釬料連接碳化硅增強鋁基復合材料的方法。

一種復合型綠色低熔玻璃釬料連接碳化硅增強鋁基復合材料的方法，具體是按以下步驟完成的：

一、基礎玻璃粉體分級：將基礎玻璃粉體置于球磨罐中，在轉速為100r/min～200r/min下，按磨球與基礎玻璃粉體的質量比為(35～45):1的比例加入磨球，球磨1h～5h，得到粉體，將粉體放入200目金屬篩上振動，通過200目篩孔的粉體放入500目金屬篩上振動，沒有通過500目篩孔的粉體即為粒徑為25μm～75μm的基礎玻璃粉體；

步驟一所述的基礎玻璃粉體為鉍酸鹽系無鉛低溫封接玻璃粉體或磷酸鹽系無鉛低溫封接玻璃粉體的一種或兩種的混合物；

步驟一所述的鉍酸鹽系無鉛低溫封接玻璃粉體，具體配比按重量分數由40份～50份Bi₂O₃、20份～40份B₂O₃、5份～20份BaO、2份～10份ZnO、0.1份～2份Al₂O₃、0.1份～2份SiO₂和0.1份～2份Li₂O組成；

步驟一所述的磷酸鹽系無鉛低溫封接玻璃粉體，具體配比按重量分數由30份～60份P₂O₅、20份～40份SnO、10份～20份ZnO、10份～20份B₂O₃、0.1份～5份Al₂O₃、0.1份～5份SiO₂和0.1份～2份Li₂O組成；

二、稱取：稱取粒徑為25μm～75μm的基礎玻璃粉體及β-SiC晶須；

步驟二所述的粒徑為25μm～75μm的基礎玻璃粉體占粒徑為25μm～75μm的基礎玻璃粉體與β-SiC晶須總質量的75%～95%；

步驟二所述的β-SiC晶須占粒徑為25μm～75μm的基礎玻璃粉體與β-SiC晶須總質量的5%～25%；

步驟二所述的β-SiC晶須的粒徑為0.05μm～1.0μm，長徑比≥10，純度為99%以上；

三、β-SiC晶須的預處理：①、在功率為50W～100W下，將稱取后的β-SiC晶須置于無水乙醇中磁力攪拌1h～3h，然后過濾并干燥，得到清洗后的β-SiC晶須；②、在氧氣氣氛下，將清洗后的β-SiC晶須置于加熱爐中，以15℃/min的加熱速率將加熱爐加熱至1000℃～1300℃，并在1000℃～1300℃下保溫3h～5h，得到氧化后的β-SiC晶須；③、重復步驟三①一次，得到預處理后的β-SiC晶須；