[發明專利]一種TiH2-Ni-Cu+TiC復合焊料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710028946.2
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106583967B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 毛樣武;胡坤;汪盛;閔梅;彭少學
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K1/008;B23K103/18
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發明涉及一種TiH₂?Ni?Cu+TiC新型復合焊料及其制備方法和應用。所述新型復合焊料按下述重量百分比球磨制備而成：Cu粉：13％～17％，TiH₂粉：58％～62％，Ni粉：23％～27％，TiC粉：1％～5％。所得復合焊料主要用于核聚變以及汽車工業中石墨與銅合金連接件的制備。所述連接件的制備方法包括下述步驟：將TiH₂?Ni?Cu+TiC新型復合焊料與丙三醇混合調制成膏狀，涂抹在處理后的石墨與Cu合金的待連接面上，合上待連接面并施加載荷，進行釬焊。所述釬焊的條件為：890℃～940℃下保溫8～13min，施加壓力為10kPa。本發明提供的復合焊料制備方法簡單，原料成本低，由其制得的石墨與銅合金接頭，具有接頭界面層結合良好、無裂紋及孔隙等優點，接頭平均剪切強度可達15.2MPa，為石墨母材強度的81.7％。

技術領域

本發明屬于碳基材料技術領域，具體涉及一種TiH₂-Ni-Cu+TiC新型復合焊料及其制備方法和應用。

背景技術

碳材料化學性能穩定，很難與其他物質反應，是目前制備直流電機中的電刷或換向器銅工作面的首選材料之一，但是這種新型碳換向器的制備涉及到碳/銅的連接。此外，面向等離子體材料是核聚變堆中非常重要的材料，而碳材料與等離子體有很好的兼容性，與銅合金連接可以將輻照產生的大量熱傳導出去，所以面向等離子體偏濾器部件也需要將碳材料和Cu 合金進行連接。

銅在石墨表面難以潤濕，石墨與銅之間還存在較大的熱錯配。這些難點使得采用一般焊料連接的石墨和Cu合金時，連接件失敗或者連接強度較低。目前研究的焊料主要包括 AgCuTi、NiCrP、NiCrPCu、CuSiAlTi以及非晶態TiZrCuNi焊料等。但是現有焊料存在一些問題。例如，AgCuTi焊料在高真空釬焊石墨與銅連接時效果較好，但價格昂貴；TiZrCuNi焊料為非晶態，制備較為麻煩；此外，焊料中含有的P元素添加會降低接頭的導電性能。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種TiH₂-Ni-Cu+TiC新型復合焊料及其制備方法和應用。所述TiH₂-Ni-Cu+TiC新型復合焊料可用于連接石墨與Cu合金，其制備方法簡單，使用方便，安全可靠。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種TiH₂-Ni-Cu+TiC新型復合焊料，其特征在于，按重量百分比由以下原料制備而成：

Cu粉：13％～17％；

TiH₂粉：58％～62％；

Ni粉：23％～27％；

TiC粉：1％～5％。

本發明還提供制備上述TiH₂-Ni-Cu+TiC新型復合焊料的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：將Cu粉、TiH₂粉、Ni粉的以及TiC粉放入球磨機中球磨而成。

按上述方案，優選地，所述Cu粉、TiH₂粉、Ni粉的粒徑為45～55μm，所述TiC粉的粒徑為1～5μm。

按上述方案，優選地，所述球磨機的球磨速率為250～350rpm，球磨時間為2～3h。

本發明還提供了上述TiH₂-Ni-Cu+TiC新型復合焊料的應用，其特征在于，將其作為焊料用于連接石墨與Cu合金，以制備石墨/Cu合金釬焊接頭。

所述TiH₂-Ni-Cu+TiC新型復合焊料連接石墨和Cu合金的示意圖見圖1。