[發明專利]釬焊氮化硅陶瓷的釬料及釬焊氮化硅陶瓷的方法

無效

• 申請號: 200810064249.3
• 申請日: 2008-04-07
• 公開（公告）號: CN101265120A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 張杰;孫元
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C04B37/02
• 分類號: C04B37/02;C22C5/02;B23K35/30
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種釬焊陶瓷的釬料及釬焊陶瓷的方法。

背景技術

現在最常用的活性釬料主要有Ti，Zr，Hf等活性金屬。使用這些活性金屬均可獲得較高的接頭連接強度，尤其是以Ag-Cu作為基體與不同含量活性金屬Ti配比得到的釬料，它能很好地潤濕陶瓷，且連接強度高。但是它的熔點低，抗氧化性能差，焊后接頭的使用溫度不超過773K，Si₃N₄陶瓷優良的高溫性能因此無法充分體現。

發明內容

本發明的目的是為了解決使用現有釬料導致焊接后的陶瓷構件使用溫度低的問題，提供一種釬焊氮化硅陶瓷的釬料及釬焊氮化硅陶瓷的方法。

本發明的釬焊氮化硅陶瓷的釬料由55～59at.％的Au、34～37at.％的Ni和4～11at.％的V組成。

釬焊氮化硅陶瓷的方法如下：一、將待焊氮化硅陶瓷的表面打磨至光潔度為3～1μm，然后將打磨后的氮化硅陶瓷與由55～59at.％的Au、34～37at.％的Ni和4～11at.％的V組成的釬料一同放入質量濃度為99.5％的丙酮中用超聲波清洗15～25min，然后用氰基丙烯酸乙脂膠將氮化硅陶瓷與釬料按氮化硅陶瓷/釬料/氮化硅陶瓷的形式固定在一起制成坯體；二、在壓力為1.63×10^-3MPa，真空度為1.33×10^-2的條件下將經過步驟一處理的坯體以30K/min的加熱速率加熱到573～673K，并在573～673K的溫度下保溫15～30min；三、將步驟二處理后的坯體以10K/min的加熱速度將坯體加熱到1273～1473K，在1273～1473K溫度下保溫15～90min后，以5K/min的速度冷卻到573K。

本發明釬料中的作為貴金屬的Au不僅具有優異的抗氧化性，而且能與Ni形成無限互溶的固溶體。根據Au-Ni相圖可知，Au-Ni合金的共晶成分是42.5at.％Ni，其共晶溫度為1228K，但是這種合金不能潤濕陶瓷，加入活性金屬V，可以有效對陶瓷潤濕，促進釬料在陶瓷表面的擴展。而且Au與V能形成低熔點共晶，Au-V共晶合金在較低的溫度熔化，相對降低了V的熔點，防止了釬焊溫度過高所導致的陶瓷分解。在釬焊過程中，釬料在較低的Au-Ni共晶溫度熔化，隨著加熱溫度提高，V向Au-Ni液相合金中溶解，形成液相并與陶瓷作用，在界面產生反應層，使陶瓷之間形成牢固的連接。如圖所示1，A為界面反應層V₂N，該反應層厚度約為4μm，致密且連續。B區的Au[Ni]固溶體和C區的Ni[Au，V，Si]固溶體均勻地分布在焊縫中間的合金區，這種組織分布既起到強化釬縫金屬固溶體的作用，又降低了大塊反應物帶來脆性的不利影響，能使接頭達到較高的連接強度。另外，在釬焊后的冷卻過程中，通過Au[Ni]固溶體的塑性變形，可以在一定程度上緩解接頭中的應力集中。應用本發明由成分為58.74at.％的Au、36.5at.％的Ni和4.76at.％的V的釬料在連接溫度為1423K、連接時間為60min的條件下焊接后的陶瓷構件使用的最大溫度為1073K。

附圖說明

圖1是成分為58.74at.％的Au、36.5at.％的Ni和4.76at.％的V釬料在1423K的條件下釬焊60min的接頭顯微組織圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式中釬焊氮化硅陶瓷的釬料由55～59at.％的Au、34～37at.％的Ni和4～11at.％的V組成。

本實施方式中釬料成分在各種配比條件下得到的Si₃N₄陶瓷接頭抗彎曲性能表(表1)和Si₃N₄陶瓷接頭的高溫性能實驗結果的圖表(表2)如下：

表1

表2