[發明專利]用于連接透明鎂鋁尖晶石陶瓷的玻璃焊料及連接透明鎂鋁尖晶石陶瓷的方法

在審

• 申請號: 202111268604.0
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN113880430A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 朱巍巍;唐木;陳一源;劉思魯;鄒豪豪;冉旭
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C03C3/095
• 分類號: C03C3/095;C03B19/06;C04B37/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

本發明公開了一種用于連接透明鎂鋁尖晶石陶瓷的玻璃焊料及連接透明鎂鋁尖晶石陶瓷的方法，屬于焊接技術領域。所述玻璃焊料組成：CaO：18～24％，Al₂O₃：12?16％，SiO₂：54～60％，B₂O₃：1?4％，R₂O：3?6％；Y₂O₃：1?6％。所述連接方法為：采用熔融水淬法制備玻璃焊料粉體；將玻璃焊料置于兩塊待焊鎂鋁尖晶石陶瓷之間；裝配好的樣品放入電阻爐中加熱至1250?1400℃，保溫20?30min后以高于15℃/min的速度冷卻；冷卻至室溫的樣品再次放入電阻爐中退火。本發明能夠抑制玻璃焊料和陶瓷母材之間的界面反應及焊縫的晶化，進而能夠獲得兼具高強度和高透光度的鎂鋁尖晶石陶瓷接頭。

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，具體涉及一種用于連接透明鎂鋁尖晶石陶瓷的玻璃焊料及連接透明鎂鋁尖晶石陶瓷的方法。

背景技術

透明鎂鋁尖晶石陶瓷具有高透光率、良好的機械性能以及較低的生產成本，在航空航天、軍事、激光、原子能及半導體等領域具有廣闊的應用前景。目前，透明鎂鋁尖晶石陶瓷主要采用熱壓燒結、熱等靜壓燒結及放電等離子燒結等方法制備。這些制備方法導致大尺寸或復雜形狀的透明鎂鋁尖晶石陶瓷難以制備。連接技術是解決這一問題的重要方法。

在眾多陶瓷材料的連接方法中，玻璃焊料與陶瓷材料具有良好的化學相容性，且玻璃焊料的熱膨脹系數可調，因此更適合陶瓷自身的連接。玻璃焊料已經應用于連接透明藍寶石陶瓷、透明氮氧化鋁陶瓷等透明陶瓷材料，并獲得了良好的力學性能。但是，在連接過程中玻璃焊料的晶化、玻璃焊料與陶瓷母材之間的界面反應均會嚴重損害接頭的光學性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于連接透明鎂鋁尖晶石陶瓷的玻璃焊料及連接透明鎂鋁尖晶石陶瓷的方法，能夠獲得兼具高強度和高透光度的鎂鋁尖晶石陶瓷接頭。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種用于連接透明鎂鋁尖晶石陶瓷的玻璃焊料，按重量百分比計，所述玻璃焊料的原料組成如下：

CaO：18～24％，Al₂O₃：12-16％，SiO₂：54～60％，B₂O₃：1-4％，R₂O：3-6％；Y₂O₃：1-6％。

所述R₂O為Li₂O、Na₂O和K₂O中的一種或幾種，所述玻璃焊料原料中Y₂O₃的含量優選為2-4.5％。

采用所述玻璃焊料連接透明鎂鋁尖晶石陶瓷的方法，具體包括如下步驟：

(1)材料準備：對待焊鎂鋁尖晶石陶瓷表面進行打磨、拋光，超聲清洗10-20min，吹干備用。

(2)玻璃焊料制備：按照玻璃焊料的組成稱量各氧化物原料，均勻混合后采用熔融-水淬法制備玻璃焊料粉體；其中：CaO由原料CaCO₃引入，B₂O₃由H₃BO₃引入，R₂O由R₂CO₃引入，Al₂O₃和SiO₂原料為Al₂O₃粉和SiO₂粉；玻璃焊料的各制備原料的純度高于99.9％；

(3)焊料預燒結：將玻璃焊料各原料粉體放入壓片模具中壓制成具有一定厚度的片狀結構，再放入空氣氣氛的電阻爐中預燒結，隨爐冷卻后得到玻璃焊料片；