[發明專利]一種藍寶石與金屬的準同步活性焊接方法

有效

• 申請號: 201710942357.5
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107552962B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 唐舵;王亮;李勇;覃文志;吉祥波;高原
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: B23K26/324
• 分類號: B23K26/324;B23K26/60
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 劉興亮;劉渝

本發明公開了一種藍寶石與金屬的準同步活性焊接方法，包括如下步驟：步驟一、將藍寶石和金屬焊接面加工平整，并清洗；步驟二、對藍寶石焊接面和金屬焊接面進行毛化處理；步驟三、在焊接面上均勻地鍍制一層鎳活性薄膜；步驟四：在焊接臺面上鋪裝一層耐熱橡膠作為襯底，然后將焊接試樣裝夾好，并預留I型坡口；步驟五：按照坡口形狀裁剪含能多層薄膜，將其放入I型坡口中；步驟六：將I型坡口中多層薄膜壓緊；步驟七：采用激光掃描設備，實施焊接工序，激光快速掃描整個焊接路徑，激光能量幾乎同時點燃含能多層薄膜，含能多層薄膜發生自蔓延反映，熔化潤濕焊接面，即完成藍寶石與金屬的焊接。本發明薄膜易裁剪成各種形狀，可適用于各種形狀的焊縫。

技術領域

本發明涉及一種焊接方法，具體涉及一種藍寶石與金屬的準同步活性焊接方法，屬于異種材料焊接技術領域。

背景技術

藍寶石具有較高機械強度和優異的光學透過性能，在光學、電子、鐘表行業廣泛應用。由于在結構、性能等方面的特殊需求與限制，常涉及到藍寶石結構件與金屬結構件的焊接封裝。由于藍寶石與金屬的物化性能存在明顯差異，藍寶石與金屬的高質量焊接實現難度較大，國內相關工藝尚不成熟。目前，可實現藍寶石與金屬焊接的方法包括熔焊、玻璃焊、擴散焊和釬焊，其中釬焊是應用最多的封裝方法。

釬焊包括活性釬焊和間接釬焊兩種方法，活性釬焊通過加熱、摩擦等方法熔化藍寶石與金屬之間的活性釬料(Cu-Ti，Ag-Cu-Ti等)，從而實現藍寶石與金屬的封裝；間接釬焊首先采用Mo-Mn法等實現藍寶石焊接面的金屬化，再采用常規釬料實現封裝。雖然現有的這些方法可在一定程度上解決藍寶石與金屬的封裝難題，但是仍存在焊縫強度不高、殘余應力較大等缺點，仍不能滿足某些特定行業(軍工、航天航空等)的苛刻要求，為了滿足特殊應用場合的特殊應用需求，急需一種實現藍寶石和金屬高質量焊接的新方法。

本發明采用含能多層薄膜作為活性釬料，采用快速掃描激光誘發含能多層薄膜的準同步自蔓延反應，通過自蔓延反應放能熔化釬料并潤濕焊接面，可獲得高強度、小殘余應力的高質量焊縫。

發明內容

本發明要解決現有方法存在的焊縫強度不高、效率不高、殘余應力較大等技術問題，而提出了一種焊縫強度高、殘余應力小的藍寶石與金屬的準同步活性焊接方法。

本發明是這樣實現的：

一種藍寶石與金屬的準同步活性焊接方法，包括如下步驟：

步驟一、將藍寶石和金屬焊接面加工平整，并采用超聲波清洗設備進行加工面清洗；

步驟二、采用激光打標機對藍寶石焊接面和金屬焊接面進行毛化處理；

步驟三、保護好藍寶石和金屬的非焊接面，采用磁控濺射在焊接面上均勻地鍍制一層鎳活性薄膜；

步驟四：在焊接臺面上鋪裝一層耐熱橡膠作為襯底，然后將焊接試樣裝夾好，并預留I型坡口；

步驟五：按照坡口形狀裁剪含能多層薄膜，并將裁剪好的含能多層薄膜疊至厚度為50-200μm，然后將其放入I型坡口中；

步驟六：在焊接試樣兩側施加一定的壓力，將I型坡口中的含能多層薄膜壓緊；

步驟七：采用激光掃描設備，實施焊接工序，激光快速掃描整個焊接路徑，激光能量幾乎同時點燃含能多層薄膜，含能多層薄膜發生自蔓延反映，熔化潤濕焊接面，即完成藍寶石與金屬的焊接。

更進一步的方案是：

加工平整，是指加工表面達到Ra≤3.2；清洗時間10min。

更進一步的方案是：