專利名稱：一種陶瓷釬焊用非晶箔帶釬料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種釬焊用釬料，特別涉及一種陶瓷釬焊用釬料。
背景技術(shù)：
陶瓷具有優(yōu)良的高溫力學(xué)性能、耐腐蝕性能、抗磨損性能等，被用作熱機的關(guān)鍵部件，在內(nèi)燃機和熱交換器制造等方面具有廣闊的應(yīng)用前景?；钚遭F焊在陶瓷與陶瓷、陶瓷與金屬的連接中具有突出的優(yōu)勢。常用的陶瓷釬焊用活性釬料有Ag-Cu-Ti、Ti-Ni-Cu等。組 成為Ag69Cu26Ti5的Ag-Cu-Ti釬料釬焊溫度850 880°C，對陶瓷潤濕性良好，接頭氣密，接頭強度達60 lOOMPa，但該釬料含Ag量大，成本高，而且Ag抗氧化差，釬焊后的工件使用溫度低，這限制了陶瓷優(yōu)異高溫性能的發(fā)揮。組成為Ti61.5Ni28.5Cu1(l的Ti-Ni-Cu釬料釬焊溫度900 980°C，適合Si3N4陶瓷的高溫使用，避免了使用昂貴的Ag金屬，但該釬料存在大量活性元素Ti，導(dǎo)致釬料脆性增大，使釬焊陶瓷的接頭強度降低。Ti-Ni-Cu釬料的使用形式為粉狀或箔片狀。粉狀釬料成分均勻，但在復(fù)雜結(jié)構(gòu)件和精密件的預(yù)裝配和施焊過程中，應(yīng)用受到限制。箔片狀釬料可以滿足復(fù)雜件和精密件的裝配和施焊要求，受到廣泛應(yīng)用。箔狀釬料可以使用純鎳板、紫銅板和純鈦板軋制成復(fù)合釬料箔帶，但該法制備的復(fù)合釬料箔帶在釬焊熱循環(huán)過程中各組分的均勻性受到影響，容易形成偏析和氣孔等缺陷。采用快速凝固技術(shù)制備成非晶箔狀釬料，可以避免軋制方法制備復(fù)合釬料箔帶的不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種可以避免Ag-Cu-Ti釬料含有昂貴Ag金屬，Ti-Ni-Cu復(fù)合釬料箔帶釬焊強度低、成分不均勻等不利影響的易于裝配和施焊的非晶箔帶釬料。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的陶瓷釬焊用非晶箔帶釬料的含有組分及質(zhì)量百分比為Cu43 70%，Τ 25 40%，Ni5 17%。本發(fā)明的陶瓷釬焊用非晶箔帶釬料還含有組分及質(zhì)量百分比的Sn、Ce或Y0. I 2%。本發(fā)明的陶瓷釬焊用非晶箔帶釬料的最佳組分及百分比為Cu53%，Ti35%和Nil2%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的陶瓷釬焊用非晶箔帶釬料具有以下優(yōu)點I.成分均勻，具有良好的柔韌性。非晶箔帶釬料按設(shè)計成分配置好母合金，在快速凝固裝備上重熔，直接噴制而成，制成的非晶釬料成分均勻，不存在成分偏析和氣孔缺陷，同時釬料具有良好的柔韌性，便于釬焊復(fù)雜結(jié)構(gòu)時的裝配和施焊。2.潤濕性好。非晶態(tài)是不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在釬焊熱循環(huán)過程中，非晶釬料釋放晶態(tài)轉(zhuǎn)化熱量，加劇釬料的原子擴散運動，從而提高釬料的潤濕能力。3.提高釬焊接頭性能。非晶箔帶釬料厚度為40 80微米，進一步減小釬接間隙，能夠充分發(fā)揮毛細(xì)作用，從而獲得致密的釬焊接頭。DSC熔化曲線測試表明，本發(fā)明的箔帶釬料在熔化過程中，在461. 2°C時出現(xiàn)晶態(tài)轉(zhuǎn)化峰，見圖I ;x射線衍射圖檢測出現(xiàn)了饅頭峰，這表明，箔帶釬料為非晶態(tài)，見圖2。本發(fā)明的非晶箔帶釬料中，Ti為活性元素，它在一定的溫度下能直接和陶瓷發(fā)生反應(yīng)，生成一定厚度的化合物反應(yīng)層，是直接釬焊陶瓷并形成有效連接的主要元素。Ti含量控制在2540%。Ti含量過低，界面反應(yīng)不充分，接頭強度不高；Ti含量過高，導(dǎo)致釬料脆性增大，接頭的焊接殘余應(yīng)力無法通過釬料變形釋放，焊縫易產(chǎn)生裂紋。Ni元素在釬料的高溫強度和塑性方面能起到積極的效果。Ni含量控制在517%。Ni含量過低，釬料的高溫強度和塑性效果不明顯；Ni含量過高，會與Ti形成Ni-Ti化合物，降低釬料中Ti的活性，惡化釬料對陶瓷的浸潤性，增大釬料的脆性，降低接頭的連接強度，因此，在保證釬料的高溫性能的前提下，盡可能降低釬料中的Ni含量。Cu元素使釬料具備良好的流動性和填縫性能，并與Ni形成固溶體，降低釬料熔融溫度。通過在合金中添加適量的Sn，調(diào)節(jié)合金的熔點，增加釬料的流動性和填縫能力； 添加微量稀土元素Ce或Y，可細(xì)化晶粒，改善接頭的力學(xué)性能和釬料的潤濕性。


圖I為實施例2非晶釬料樣品的DSC曲線圖；圖2為實施例2非晶釬料樣品的X射線衍射圖。
具體實施例方式將純度為99. 9%以上的Cu、Ti、Ni和Sn、Ce或Y按照配比置于真空電弧熔煉爐中，在高純氬氣下熔煉得到釬料合金錠；將釬料合金裝入石英玻璃管，并裝入真空快淬爐中，在真空狀態(tài)下，加熱石英玻璃管內(nèi)的合金釬料錠；向石英玻璃管中通入高純氬氣，將熔融的合金連續(xù)不斷地噴射到高速轉(zhuǎn)動的冷卻銅棍上，制得非晶箔帶釬料。實施例I釬料的組分和質(zhì)量百分比為Cu70%，Ti25%，Ni5%。實施例2釬料的組分和質(zhì)量百分比為Cu53%，Ti35%，Nil2%。實施例3釬料的組分和質(zhì)量百分比為Cu43%，Ti40%，Nil7%。實施例4釬料的組分和質(zhì)量百分比為Cu68%，Ti25%, Ni5%, Sn2%。實施例5釬料的組分和質(zhì)量百分比為Cu52. 9%, Ti35%, Nil2%, CeO. 1%。實施例6釬料的組分和質(zhì)量百分比為Cu44. 9%，Ti40%，Nil5%，Υ0· 1%。通過上述方法得到的非晶箔帶釬料厚度40 55 μ m,帶寬10 15mm，擁有良好的韌性，可用于Si3N4陶瓷釬焊。采用真空釬焊方式釬焊Si3N4/Si3N4陶瓷,對接接頭尺寸為3mmX 4mmX 40mm,釬料質(zhì)量15mg,釬縫間隙O. 1mm,釬焊溫度高于釬料熔點50°C,保溫時間IOmin,焊后隨爐冷卻。接頭的室溫力學(xué)性能在萬能試驗機上進行，加載速率為O. lmm/min。用求積儀測試釬料在Si3N4陶瓷上的鋪展面積。試驗結(jié)果見表I。該釬料具有延展性，可避免晶態(tài)釬料的脆性，使其在釬焊復(fù)雜結(jié)構(gòu)時更加易于裝配和填隙。釬料的熔化范圍為895 1060°C，釬焊溫度為950 1100°C，適用于真空釬焊
陶瓷/陶瓷或陶瓷/金屬。表I非晶箔帶釬料及Ti61.5Ni28.5Cu1(l的性能
實釬料成分(質(zhì)量％) 釬料箱帶箱帶鋪展彎曲 施~熔點厚度寬度面積強度 例__^__I__1 n _^___(0C) (μιη) (mm) (mm2) (MPa)
170 25 5 - - - 1060 55 10 98 248
2533512-- -10144513137298
3434017-- -8974315170205
468.02552--10205010112263
552.93512-0.1 -10144712143303
644.94015-- 0.19004215175218
比 10 61.5 28.5870 -- 215 100
^ij IIlll以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種陶瓷釬焊用非晶箔帶釬料，其特征是含有組分及質(zhì)量百分比為Cu43 70%，Ti25 40%，Ni5 17%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的陶瓷釬焊用非晶箔帶釬料，其特征是含有組分及質(zhì)量百分比的 Sn、Ce 或 Y0. I 2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的陶瓷釬焊用非晶箔帶釬料，其特征是組分及百分比為Cu53%，Ti35%和 Nil2%0
全文摘要
一種陶瓷釬焊用非晶箔帶釬料，其特征是含有組分及質(zhì)量百分比為Cu43～70％，Ti25～40％，Ni5～17％，還含有組分及質(zhì)量百分比的Sn、Ce或Y0.1～2％。本發(fā)明釬料是一種不含有昂貴Ag金屬，易于裝配和施焊的非晶箔帶釬料。該釬料具有延展性，可避免晶態(tài)釬料的脆性，使其在釬焊復(fù)雜結(jié)構(gòu)時更加易于裝配和填隙。釬料的熔化范圍為895～1060℃，釬焊溫度為950～1100℃，適用于真空釬焊陶瓷/陶瓷或陶瓷/金屬。
文檔編號B23K35/34GK102814600SQ20121031005
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者房衛(wèi)萍, 劉鳳美, 易耀勇, 鄭世達, 劉正林, 劉師田, 鄧振華 申請人:廣州有色金屬研究院