[發(fā)明專利]一種用于低溫快速焊接異質陶瓷的焊料

有效

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• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112194499B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 王一光;夏軍波
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C04B37/00
• 分類號: C04B37/00;C04B35/48;C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 北京正陽理工知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

本發(fā)明涉及一種用于電場輔助下低溫快速焊接異質陶瓷用的焊料，屬于焊接領域。本發(fā)明提出的一種用于電場輔助下低溫快速焊接異質陶瓷用的焊料，將稀土穩(wěn)定氧化鋯和氧化鎂摻雜的氧化鋁粉體均勻混合、壓制成型、燒結后得到所述焊料；所述焊料中氧化鋯和氧化鋁的質量比為：2:8到8:2；所述燒結溫度為1450?1550℃。本發(fā)明提出的一種用于電場輔助下低溫快速焊接異質陶瓷用的焊料，不僅實現(xiàn)了氧化鋯和氧化鋁異質陶瓷之間的高效焊接；并且可以通過調節(jié)焊料中摻雜物的濃度對焊接速率進行控制；同時，可以通過調節(jié)焊料的組成對焊接界面的強度進行調控。此外，由于使用了焊料以及焊接溫度較低，并且焊接時間較短，焊接樣品的熱應力也因此被消除，有益于焊接強度的提高。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于低溫快速焊接異質陶瓷的焊料，屬于焊接領域。

背景技術

異質陶瓷之間的焊接對于擴大其應用范圍、更大限度的滿足實際需要具有重要意義。例如氧化鋯(ZrO₂)和氧化鋁(Al₂O₃)陶瓷作為典型的氧化物陶瓷在工程技術領域一直受到重視，二者之間的焊接已被廣泛應用于航空、運輸以及能源等領域(“T.Nagano,H.Kato,Diffusion Bonding of Zirconia/Alumina Composites.Journal of the AmericanCeramic Society,73[11](1990)3476–3480”“M.Boniecki,D.Kaliński,Z.Librant,W.Superplastic joining of alumina and zirconia ceramics.Journal ofthe European Ceramic Society.27(2007)1351–1355”)。ZrO₂陶瓷因為具有優(yōu)良的力學性能及耐腐蝕性，良好的化學穩(wěn)定性和氧離子電導性，所以在工業(yè)、航空航天以及生物醫(yī)療領域被廣泛應用。同時，Al₂O₃陶瓷由于其高強度、高硬度以及良好的化學穩(wěn)定性和電絕緣性而作為結構陶瓷和電子陶瓷被廣泛應用。雖然這兩種典型的氧化物陶瓷都具有其各自的優(yōu)點，但由于他們具有不同的力學性能以及電性能，因此有時候需要將二者結合起來使用。采用材料連接的方法來制備氧化鋯和氧化鋁的復合構件是解決這一問題的行之有效的方法。

傳統(tǒng)上對這兩種材料之間的焊接多是在一定的高溫下進行的，這種方法焊接溫度往往較高(≥1200℃)，且焊接時間較長(≥2小時)。使用活性金屬作為焊料雖然可以降低焊接溫度，然而焊接的構件使用溫度較低，并且引入外來元素有可能會污染被焊接的材料。(“Wetting，spreading and joining in the alumina–zirconia–Inconel 738system[J].Scripta Materialia 50(2004)325–330”)。專利“一種氧化鋯或氧化鋯基復合材料的低溫快速焊接方法”介紹了一種采用高于臨界值的電場輔助的方法來進行氧化鋯或氧化鋯基復合材料之間的低溫快速焊接。由于這兩種材料之間的微觀結構不同，采用電場輔助的方法無法對其進行直接焊接。

基于以上原因，本發(fā)明采用稀土摻雜的氧化鋯和氧化鎂摻雜的氧化鋁作為焊料，在一定溫度下給樣品施加一定電場進行氧化鋯和氧化鋁陶瓷之間的低溫快速焊接。由于焊料中同時包含氧化鋯和氧化鋁，因此氧化鋯和氧化鋁陶瓷可以分別和焊料中的相同成分之間進行擴散傳質，進而實現(xiàn)二者之間的焊接。而當焊料中哪一相的含量越高時，該種陶瓷和焊料之間的界面結合強度則越高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種用于電場輔助下低溫快速焊接異質陶瓷用的焊料，該焊料由稀土摻雜的氧化鋯和氧化鎂摻雜的氧化鋁組成，通過控制氧化鋯和氧化鋁中摻雜物的濃度來控制焊接速率，而焊接面的強度則通過調節(jié)焊料中氧化鋯和氧化鋁的比例來控制。

本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的。