[發(fā)明專利]一種采用鋯釬料對(duì)氧化鋁陶瓷直接釬焊的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010049717.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN111205101A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冉準(zhǔn);尚海龍;程龍宇;吳榮達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電機(jī)學(xué)院
• 主分類號(hào): C04B37/00
• 分類號(hào): C04B37/00
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 吳文濱

本發(fā)明涉及一種采用鋯釬料對(duì)氧化鋁陶瓷直接釬焊的方法，所述釬焊方法包括以下步驟：(a)采用物理氣相沉積鍍膜法，在氧化鋁陶瓷的待釬焊表面鍍覆涂層，所述涂層為鋯基涂層；(b)將步驟(a)鍍覆完成的兩片氧化鋁陶瓷以涂層面相對(duì)緊貼放置，后進(jìn)行真空加熱釬焊，得到釬焊接頭，所述釬焊接頭為鋯基釬縫同氧化鋁陶瓷直接連接的釬焊接頭。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明獲得了無反應(yīng)過渡層的釬焊接頭，可提高鋯釬料與氧化鐵陶瓷結(jié)合的強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷領(lǐng)域，具體涉及一種采用鋯釬料對(duì)氧化鋁陶瓷直接釬焊的方法。

背景技術(shù)

氧化鋁(Al₂O₃)陶瓷具有高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕和高絕緣等諸多優(yōu)異性能，這些優(yōu)點(diǎn)使氧化鋁(Al₂O₃)陶瓷在現(xiàn)代工業(yè)和高技術(shù)領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。釬焊是Al₂O₃陶瓷相互連接和與金屬相連接的最主要方法。例如，Al₂O₃具有高的熱導(dǎo)率、尺寸穩(wěn)定性以及高絕緣擊穿場(chǎng)強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì)，因此作為電子基板在大功率電力電子電路中得到廣泛應(yīng)用，在這樣的應(yīng)用中就必須首先將Al₂O₃基板和金屬進(jìn)行釬焊連接。但是，由于在通常的釬焊溫度下，作為釬料的液態(tài)金屬不能潤(rùn)濕Al₂O₃，它們的潤(rùn)濕角大于90°，使得難以采用金屬對(duì)Al₂O₃進(jìn)行直接釬焊。

由于陶瓷材料結(jié)構(gòu)與金屬材料微觀結(jié)構(gòu)不同，釬料往往不能潤(rùn)濕陶瓷表面，也不能與之作用而形成牢固的粘結(jié)，因而陶瓷與金屬的封接是一種特殊的工藝方法。早期的方法是對(duì)Al₂O₃進(jìn)行金屬化，通過在其釬焊面上燒結(jié)或鍍覆能與Al₂O₃反應(yīng)的活性金屬層(如Mo、W等)，進(jìn)而采用Cu基或Ag基釬料實(shí)現(xiàn)釬焊連接。近年來發(fā)展的活性釬料釬焊法則采用了在釬料中加入活性金屬組分的方法，通過如Ti、V和Cr等活性金屬與Al₂O₃陶瓷的反應(yīng)在其表面形成反應(yīng)過渡層，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)金屬對(duì)Al₂O₃陶瓷的潤(rùn)濕而將其連接。然而，由這些方法獲得的釬焊接頭都在釬縫金屬與Al₂O₃界面存在反應(yīng)過渡層，而反應(yīng)過渡層的存在常會(huì)對(duì)接頭產(chǎn)生不利的影響。例如，Cu和Al₂O₃釬焊接頭的熱疲勞性能就因超過1000℃的釬焊溫度時(shí)界面產(chǎn)生的CuAlO₂而明顯降低。因此，現(xiàn)代工業(yè)中急需一種能夠通過金屬直接釬焊Al₂O₃陶瓷而不在接頭中產(chǎn)生反應(yīng)過渡層的技術(shù)。

專利CN200910092748.8公開了一種陶瓷和陶瓷以及陶瓷和金屬的連接方法。該方法由如下步驟組成：1)使陶瓷的連接面形成厚度為數(shù)微米-數(shù)十微米的致密的鋁或鋁合金薄膜，得到連接面覆有所述鋁或鋁合金薄膜的陶瓷；2)通過所述鋁或鋁合金薄膜將所述連接面覆有鋁或鋁合金薄膜的陶瓷與金屬連接，或者通過所述鋁或鋁合金薄膜將所述連接面覆有鋁或鋁合金薄膜的陶瓷彼此連接。該方法中需要產(chǎn)生由界面反應(yīng)形成的反應(yīng)過渡層，而反應(yīng)過渡層的存在常會(huì)對(duì)接頭產(chǎn)生不利的影響，比如得到的陶瓷的熱疲勞性能較低，抗腐蝕性能較差。