[發明專利]一種碳化硅陶瓷連接用焊劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202210024471.0
• 申請日: 2022-01-11
• 公開（公告）號: CN114346523B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 李濤
• 申請（專利權）人: 成都成維精密機械制造有限公司
• 主分類號: B23K35/36
• 分類號: B23K35/36;B23K35/40
• 代理公司: 成都蓉創智匯知識產權代理有限公司 51276
• 代理人: 譚新民

本發明公開了一種碳化硅陶瓷連接用焊劑及其制備方法，該焊劑由以下成分制成：Si粉30?40重量份、Ti粉1?3重量份、Zr粉1?4重量份、B粉10?15重量份、Fe粉1?2重量份、Cu粉5?10重量份、Hf粉1?5重量份。本發明焊劑一方面有效實現了對氧化物、碳化物和氮化物陶瓷的潤濕，另一方面影響了焊縫的組織結構、強度和斷口形貌。

技術領域

本發明涉及航空材料領域，特別涉及一種碳化硅陶瓷連接用焊劑及其制備方法。

背景技術

碳化硅陶瓷因其密度低、強度高、彈性模量高、熱導率高等優點,已經是結構材料領域非常有發展前景的材料,但目前碳化硅材料的制備工藝包括常壓燒結、反應燒結還有對設備要求更高的熱壓燒結工藝都很難制備大尺寸和復雜形狀的器件,這限制了它的進一步應用。因此，實現陶瓷與陶瓷的連接可以很好的彌補這種技術難題,目前,碳化硅陶瓷的連接工藝主要有釬焊、擴散焊、玻璃焊料法、反應連接法、膠結法等,相比于其它工藝,釬焊在工藝實用性和連接性能上更具有優勢,已經廣泛的應用在工業生產中。陶瓷的釬焊需要解決焊料對陶瓷的潤濕性問題和連接界面因異種材料熱膨脹系數不同而產生的熱應力問題。

但是現有的釬焊的焊劑連接陶瓷-陶瓷或陶瓷-金屬的連接性能較差。

發明內容

基于上述問題，本發明提供一種碳化硅陶瓷連接用焊劑，該碳化硅陶瓷連接用焊劑一方面有效實現了對氧化物、碳化物和氮化物陶瓷的潤濕，另一方面影響了焊縫的組織結構、強度和斷口形貌。

一種碳化硅陶瓷連接用焊劑，由以下成分制成：

Si粉30-40重量份；

Ti粉1-3重量份；

Zr粉1-4重量份；

B粉10-15重量份；

Fe粉1-2重量份；

Cu粉5-10重量份；以及

Hf粉1-5重量份。

在本申請的一個或多個具體地實施方式中，所述Si粉32.55重量份、Ti粉2.45重量份、Zr粉2重量份、B粉12.3重量份、Fe粉1.1重量份、Cu粉6.5重量份、Hf粉2.5重量份。

在本申請的一個或多個具體地實施方式中，所述Si粉36.55重量份、Ti粉2.5重量份、Zr粉2.5重量份、B粉12.5重量份、Fe粉1.5重量份、Cu粉8.5重量份、Hf粉1.5重量份。

在本申請的一個或多個具體地實施方式中，所述Si粉40重量份、Ti粉2.7重量份、Zr粉3.5重量份、B粉14.2重量份、Fe粉1.5重量份、Cu粉9.5重量份、Hf粉1.7重量份。

本發明還提供碳化硅陶瓷連接用焊劑的制備方法。

一種上述的碳化硅陶瓷連接用焊劑的制備方法，包括以下步驟：

將上述粉混合在研缽內研磨均勻；

在石墨坩堝內進行燒結；

燒結完成后在球磨機內進行細磨、篩分。

在本申請的一個或多個具體地實施方式中，所述燒結條件為1400℃/2h。

本發明的原理及有益效果在于：

本發明通過Ti、Si、Zr、Hf和B有效添加入Fe和Cu中，形成的焊劑一方面有效實現了對氧化物、碳化物和氮化物陶瓷的潤濕，另一方面影響了焊縫的組織結構、強度和斷口形貌，在釬焊溫度1250～1450℃、保溫時間5～30min、釬料厚度50～200μm(絲印臺工裝上過刷1～2層)條件下,能實現SiC陶瓷良好連接,在1400℃、保溫時間10min和釬料厚度2層的條件下,SiC/焊劑/SiC接頭剪切強度最大值150MPa。