[發明專利]一種碲化鉍熱電材料與電極的釬焊連接方法

在審

• 申請號: 202211437099.2
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN115673452A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 常青;卜靜冬;劉碩;孫湛;張麗霞;耿慧遠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種碲化鉍熱電材料與電極的釬焊連接方法，涉及一種熱電材料與電極的釬焊連接方法。目的是解決當前碲化鉍熱電材料與電極釬焊連接過程中碲化鉍與電極之間元素擴散及釬焊接頭強度低的問題。方法：在碲化鉍熱電材料的待焊面電鍍Ni鍍層，在Ni鍍層上電鍍NiMo合金鍍層，將釬料片置于碲化鉍熱電材料的待焊面和電極的待焊面之間進行裝配，進行釬焊。本發明通過在碲化鉍表面電鍍Ni/NiMo復合阻隔層，采用錫基釬料對碲化鉍與電極進行釬焊連接，Ni/NiMo復合阻隔層與碲化鉍結合致密，有效解決了現有碲化鉍熱電材料與電極焊接中碲化鉍與電極之間易產生元素擴散及接頭強度低的問題。

技術領域

本發明涉及一種熱電材料與電極的釬焊連接方法。

背景技術

碲化鉍(Bi₂Te₃)在低溫區(室溫～300℃)熱電性能好、導電性佳、穩定性高。釬焊連接溫度低、對母材損傷小、工藝簡單可控、效率高，因此在碲化鉍熱電材料與電極的連接中廣泛應用。

碲化鉍與電極間的可靠冶金結合是實現高品質熱電器件制備中十分重要的一環，當前，在碲化鉍與電極的連接中，多采用錫基釬料。錫基釬料熔點低，與碲化鉍熱電材料潤濕好，但元素擴散問題亟待解決。在釬焊過程中，錫元素與碲化鉍中的銻、碲元素互擴散形成脆性反應層，實際服役中，不斷增厚的脆性反應層會降低接頭的連接強度，且急劇惡化器件的熱電性能，影響長期服役穩定性。因此，設計一種實現碲化鉍熱電材料與電極之間可靠連接的方法是極其重要的。

發明內容

本發明的目的是解決當前碲化鉍熱電材料與電極釬焊連接過程中碲化鉍與電極之間元素擴散及釬焊接頭強度低的問題，提出一種碲化鉍熱電材料與電極的釬焊連接方法。

本發明碲化鉍熱電材料與電極的釬焊連接方法按以下步驟進行：

一、對碲化鉍熱電材料進行切割，然后將碲化鉍熱電材料的待焊面依次進行打磨、拋光和超聲清洗，最后在碲化鉍熱電材料的待焊面電鍍Ni鍍層；Ni鍍層的厚度為1～5μm；

步驟一中在碲化鉍熱電材料的待焊面電鍍Ni鍍層的工藝為：電鍍溫度為45～60℃，電流密度為1～15A/dm²，電鍍時間為1～10min；

步驟一中在碲化鉍熱電材料的待焊面電鍍Ni鍍層采用的電鍍液中含有200～400g/L的硫酸鎳、20～40g/L的氯化鎳、30～40g/L的硼酸、0.05～0.1g/L的十二烷基硫酸鈉；

二、在Ni鍍層上電鍍NiMo合金鍍層，得到厚度為3～20μm的Ni/NiMo復合阻隔層；然后對Ni/NiMo復合阻隔層進行拋光和超聲清洗，得到待焊碲化鉍熱電材料；將電極的待焊面進行打磨和超聲清洗，得到待焊電極；

步驟二中在Ni鍍層上電鍍NiMo合金鍍層的工藝為：電鍍溫度為30～50℃，電流密度為4～16A/dm²，電鍍時間為5～40min；

步驟二中在Ni鍍層上電鍍NiMo合金鍍層采用的電鍍液含有25～55g/L的堿式碳酸鈉、5～15g/L的鉬酸鈉、30～70g/L的檸檬酸鈉、10～30g/L的氯化鈉、1.0～3.0g/L的糖精和20～25mL/L的濃氨水；

步驟二中所述電極材質為Cu基合金、Fe基合金、Ni基合金、Co基合金；

三、將釬料片置于碲化鉍熱電材料的待焊面和電極的待焊面之間進行裝配，進行釬焊，然后隨爐冷卻，完成碲化鉍熱電材料與電極的釬焊連接；

步驟三中釬焊連接工藝為：大氣環境下升溫至160～200℃，并在160～200℃下保溫1～10min，然后以1～10℃/min的降溫速率降至室溫，完成碲化鉍熱電材料與電極的釬焊連接；

步驟三中所述釬料片為SnIn釬料、SnBi釬料或SnBiAg釬料。

本發明原理及有益效果為：