[發明專利]一種碳化硅擴散焊接方法及碳化硅換熱器

有效

• 申請號: 202110273937.6
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113042879B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 馮付韜;任來超;蔣健安;余秀英;石景禎;付敏翔;丁旭;楊代坤;楊超;蔣衛波
• 申請（專利權）人: 杭州沈氏節能科技股份有限公司
• 主分類號: B23K20/14
• 分類號: B23K20/14;B23K20/24;B23K20/02
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 秦廣成

本發明涉及碳化硅材料連接技術領域，具體涉及一種碳化硅擴散焊接方法及碳化硅換熱器。碳化硅擴散焊接方法，包括：對碳化硅零件進行清潔，并將至少兩個碳化硅零件按照待成型產品的構造疊放，并置于擴散焊接爐內；對擴散焊接爐內抽真空至爐內氣壓不大于10^－2Pa或向擴散焊接爐內充入保護氣體至爐內氣壓為0.2Mpa～0.5Mpa；對擴散焊接爐內進行升溫，至爐內溫度為2000℃～2400℃，并對碳化硅零件施加20MPa～25Mpa的壓強，并保持恒溫恒壓至少50min；對擴散焊接爐進行降溫至不高于300℃后開爐，即可得到碳化硅擴散焊接產品。得到的碳化硅產品內部無過渡層，碳化硅零件之間能夠完全焊接融合。避免了碳化硅之間的過渡層對碳化硅產品的性能的影響。

技術領域

本發明涉及碳化硅材料連接技術領域，具體涉及一種碳化硅擴散焊接方法及碳化硅換熱器。

背景技術

碳化硅換熱器相比于其他材料制作的換熱器具有全面的強耐腐蝕性，換熱效果好、使用壽命長等優勢。但是由于目前對于碳化硅材料的焊接技術，需要在待焊接的碳化硅材料之間增加釬料、鍍層等過渡層之后再進行釬焊、擴散焊接等工藝方法進行焊接。這種方法雖然達到了碳化硅材料之間的焊接、連接或貼合面結合的目的，但因碳化硅材料之間存在過渡層，且過渡層的材料或過渡焊后殘留的成份與碳化硅不同，過渡層材料的耐腐蝕和耐高溫等性能遠遠不如碳化硅。在換熱器使用過程，過渡層或過渡層與碳化硅之間的結合面會首先斷裂，導致換熱器產生裂縫而失效，使得換熱器整體對高溫和腐蝕的耐受度大大降低。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的擴散焊接成型的碳化硅之間存在過渡層，導致碳化硅產品對高溫、腐蝕的耐受度降低的缺陷，從而提供一種碳化硅擴散焊接方法及碳化硅換熱器。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種碳化硅擴散焊接方法，包括：

對碳化硅零件進行清潔，并將至少兩個碳化硅零件按照待成型產品的構造疊放，并置于擴散焊接爐內；

對擴散焊接爐內抽真空至爐內氣壓不大于10^-2Pa或向擴散焊接爐內充入保護氣體至爐內氣壓為0.2Mpa~0.5Mpa；

對擴散焊接爐內進行升溫，至爐內溫度為2000℃~2400℃，并對碳化硅零件施加20MPa~25Mpa的壓強，并保持恒溫恒壓至少50min；

對擴散焊接爐進行降溫至不高于300℃后開爐，即可得到碳化硅擴散焊接產品。

可選地，對擴散焊接爐內進行升溫步驟包括對擴散焊接爐內進行2~8段梯度升溫。

可選地，多段梯度升溫之間還包括保溫加壓段。

可選地，對擴散焊接爐內進行升溫步驟包括：

首先將擴散焊接爐內溫度由初始溫度以第一升溫速率升溫至500℃，在500℃下對碳化硅零件施加5Mpa的壓強，并保溫60min~70min；

然后將擴散焊接爐內溫度以第二升溫速率升溫至1100，在1100℃下對碳化硅零件施加12Mpa的壓強，并保溫55min~65min；

再將擴散焊接爐內溫度以第三升溫速率升溫至1500℃，在1760℃下對碳化硅零件施加18Mpa的壓強，并保溫25min~35min；

最后將擴散焊接爐內溫度以第四升溫速率升溫至2000℃~2400℃。

可選地，第一升溫速率、第二升溫速率均為10℃/min，第三升溫速率為16℃/min，第四升溫速率為12℃/min。

可選地，對擴散焊接爐進行降溫步驟，包括：首先將擴散焊接爐內溫度以恒定降溫速率降溫至預定溫度，在預定溫度下對碳化硅零件施加預定壓強并進行保溫預定時長后，再將擴散焊接爐內溫度降溫至不高于300℃。