[發(fā)明專利]一種紫銅與SiC陶瓷的釬焊工藝

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811054843.4
• 申請(qǐng)日: 2018-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN108890060A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭建科;李虎平;蘇展
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安成立航空制造有限公司
• 主分類號(hào): B23K1/008
• 分類號(hào): B23K1/008;B23K1/20;B23K103/18
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本發(fā)明公開了一種紫銅與SiC陶瓷的釬焊工藝，包括如下步驟：提供待焊接的SiC陶瓷和紫銅，以及釬焊材料；對(duì)待焊的紫銅和SiC陶瓷端面進(jìn)行清理，除去表面的雜質(zhì)、油污以及氧化膜，利用高精度銑床在SiC陶瓷待焊表面加工微結(jié)構(gòu)，利用金相砂紙對(duì)紫銅進(jìn)行拋光，將紫銅和SiC陶瓷放在丙酮溶液中進(jìn)行超聲波清洗，最后用酒精沖洗并吹干；(3)裝配；(4)釬焊連接。本發(fā)明在低活性元素含量的情況下，通過帶微結(jié)構(gòu)的SiC陶瓷增強(qiáng)釬料對(duì)陶瓷的潤(rùn)濕性，減少金屬間化合物，提高釬焊質(zhì)量，降低釬焊溫度，減小熱應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)較低溫度下的釬焊連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紫銅與SiC陶瓷的釬焊工藝。

背景技術(shù)

SiC陶瓷具有高熔點(diǎn)、低密度、低熱膨脹系數(shù)以及較高的耐熱沖擊等性能，同時(shí)還具有良好的導(dǎo)電性能和優(yōu)良的抗腐蝕性能。實(shí)際應(yīng)用過程中，SiC陶瓷與金屬的連接主要是機(jī)械連接。機(jī)械連接的方法不但導(dǎo)致導(dǎo)電部件的穩(wěn)定性不足，并且會(huì)增加額外的經(jīng)濟(jì)成本，而釬焊作為連接金屬和陶瓷的常用方法，可以提高復(fù)合構(gòu)件的穩(wěn)定性，并且可以節(jié)約成本。

SiC陶瓷與金屬的釬焊主要有以下難點(diǎn)：SiC陶瓷對(duì)大多數(shù)釬焊材料的潤(rùn)濕性較差，目前可分為兩類，一類是在SiC陶瓷表面處理后進(jìn)行釬焊，但是這種方法增加了一道工序，工藝復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用不廣。第二種是采用活性釬焊材料直接釬焊，這是目前應(yīng)用較多的方法，利用釬焊材料中含有的活性元素Ti在高溫下與SiC陶瓷發(fā)生反應(yīng)，改善潤(rùn)濕性。但是，增加活性元素Ti后，活性元素與紫銅發(fā)生反應(yīng)形成Ti₂Cu等金屬間化合物，因此需降低Ti元素含量。然而，Ti元素降低后，釬焊材料潤(rùn)濕性又變差，因次，需在低活性元素含量的情況下，增強(qiáng)釬焊材料對(duì)陶瓷的潤(rùn)濕性，實(shí)現(xiàn)良好地釬焊連接。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種紫銅與SiC陶瓷的釬焊工藝，需在低活性元素含量的情況下，增強(qiáng)釬焊材料對(duì)陶瓷的潤(rùn)濕性，低釬焊溫度，減小熱應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)較低溫度下的釬焊連接。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種紫銅與SiC陶瓷的釬焊工藝，包括如下步驟：

(1)提供待焊接的SiC陶瓷和紫銅，以及釬焊材料；

(2)對(duì)待焊的紫銅和SiC陶瓷端面進(jìn)行清理，除去表面的雜質(zhì)、油污以及氧化膜，利用高精度銑床在SiC陶瓷待焊表面加工微結(jié)構(gòu)，利用金相砂紙對(duì)紫銅進(jìn)行拋光，將紫銅和SiC陶瓷放在丙酮溶液中進(jìn)行超聲波清洗，最后用酒精沖洗并吹干；

(3)將釬焊材料置于紫銅與SiC陶瓷待焊表面之間，將紫銅、SiC陶瓷和釬焊材料以紫銅在上，SiC陶瓷在下，中間為釬焊材料的順序，以對(duì)接的方式放入真空釬焊爐中；

(4)將真空釬焊爐首先以5～12℃/min的速率升溫至700℃，保溫10～30min，再以5～12℃/min的速率升溫至800℃，保溫時(shí)間10～30min，再以5～15℃/min的速率冷卻至400～500℃，保溫時(shí)間5～10min，最后隨爐冷卻至室溫，完成焊接。

進(jìn)一步的，所述高精度銑床選用楔形金剛石微刀具對(duì)SiC陶瓷待焊表面進(jìn)行十字交叉加工形成四棱錐。

進(jìn)一步的，所述四棱錐的高度為300μm，X軸方向和Y軸方向間距為100μm。

進(jìn)一步的，所述SiC陶瓷待焊表面上每平方厘米排列有10000個(gè)四棱錐。

進(jìn)一步的，所述釬焊材料在光滑SiC陶瓷表面潤(rùn)視角小于90°。

進(jìn)一步的，所述釬焊材料的化學(xué)組成包括Cu、Si、Al、Ti，其中Ti的含量為1.5～3wt％。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是：

1.降低活性元素含量，減少金屬間化合物，提高釬焊質(zhì)量；

2.降低釬焊溫度，減小熱應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)較低溫度下的釬焊連接。