陶瓷基復(fù)合材料輔助釬焊的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及材料焊接領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在先進(jìn)復(fù)合材料的發(fā)展中，特別是在航空航天工業(yè)用先進(jìn)材料的研發(fā)進(jìn)程中，茍1刻的服役條件對質(zhì)量輕、耐高溫性能好、機(jī)械性能優(yōu)良的先進(jìn)陶瓷基復(fù)合材料不斷提出更高的要求，這使得以纖維編織復(fù)合材料為代表的先進(jìn)復(fù)合材料得到越來越多的關(guān)注。而作為一種關(guān)鍵的保護(hù)和電氣部件，Si02陶瓷基復(fù)合材料已在航天飛行器的天線罩上得到廣泛應(yīng)用。在天線罩的裝配及使用中，罩體復(fù)合材料必然需要在其端部與金屬材料實(shí)現(xiàn)有效連接，從而獲得成品構(gòu)件。
[0003]目前，燒結(jié)金屬粉末、擴(kuò)散焊、過渡液相結(jié)合和真空釬焊已成為陶瓷-金屬連接常用的方法。其中，真空釬焊的方法應(yīng)用最為廣泛，因?yàn)檫@種方法操作簡單，成本低且接頭質(zhì)量高。真空釬焊是指，工件加熱在真空室內(nèi)進(jìn)行，主要用于要求質(zhì)量高的產(chǎn)品和易氧化材料的焊接。在真空釬焊過程中，焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，低于母材熔化溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件。然而，非晶的熔石英難以被活性釬料潤濕，進(jìn)而影響Si02陶瓷基復(fù)合材料與金屬釬焊的接頭力學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決現(xiàn)有Si02陶瓷基復(fù)合材料中非晶的熔石英難以被活性釬料潤濕，進(jìn)而影響3102陶瓷基復(fù)合材料與金屬釬焊的接頭力學(xué)性能的問題，而提供一種表面腐蝕S1 2陶瓷基復(fù)合材料輔助釬焊的方法。
[0005]—種表面腐蝕Si02陶瓷基復(fù)合材料輔助釬焊的方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0006]—、將3102陶瓷基復(fù)合材料、釬料及金屬材料分別用砂紙打磨，然后依次用丙酮清洗lOmin?20min，得到預(yù)處理后的3102陶瓷基復(fù)合材料、預(yù)處理后的釬料及預(yù)處理后的金屬材料；
[0007]二、用腐蝕液對預(yù)處理后的Si02陶瓷基復(fù)合材料進(jìn)行腐蝕，腐蝕深度為0.01mm?5mm，腐蝕后用丙酮清洗lOmin?20min，得到腐蝕后的3;102陶瓷基復(fù)合材料；
[0008]所述的腐蝕液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%?48%的氫氟酸和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%?70%的硝酸的混合液，所述的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%?48%的氫氟酸與質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%?70%的硝酸的體積比為1: (1?5)；
[0009]或者所述的腐蝕液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%?50%的NaOH和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%?50 %的Κ0Η的混合液，所述的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10 %?50 %的NaOH和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10 %?50%的Κ0Η的體積比為1: (1?5)；
[0010]三、將預(yù)處理后的釬料置于腐蝕后的Si02陶瓷基復(fù)合材料與預(yù)處理后的金屬材料待焊接面之間，得到待焊件，將待焊件置于真空釬焊爐中，對真空釬焊爐抽真空至5X10 4Pa?5X10 3Pa，然后將真空釬焊爐溫度升溫至500°C?1200°C，并在溫度為500 °C?1200 °C下保溫5min?30min，最后以5 °C /min?10 °C /min將溫度由500 °C?1200°C冷卻至室溫，即完成表面腐蝕Si02陶瓷基復(fù)合材料輔助釬焊的方法。
[0011]本發(fā)明通過采用腐蝕液可使3102陶瓷基復(fù)合材料表面難潤濕的非晶態(tài)Si02被腐蝕，從而顯著地改善了活性釬料在3102陶瓷基復(fù)合材料表面的潤濕性，并且形成在陶瓷側(cè)獨(dú)特的釘扎效果，釘扎效果可以緩解接頭殘余應(yīng)力，從而改善了接頭的力學(xué)性能，最終實(shí)現(xiàn)了 Si02陶瓷基復(fù)合材料與金屬的高質(zhì)量連接。此種方法簡單，高效，成本低，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
[0013]1、本發(fā)明通過腐蝕非晶態(tài)物質(zhì)，從而促進(jìn)釬料在Si02陶瓷基復(fù)合材料表面的潤濕鋪展，實(shí)現(xiàn)Si02陶瓷基復(fù)合材料與金屬的高質(zhì)量連接。
[0014]2、本發(fā)明可以簡單地通過調(diào)控腐蝕液的濃度以及混合液配比，進(jìn)而得到不同腐蝕效果的陶瓷，從而得到不同性能的釬焊接頭。
[0015]3、本發(fā)明中采用腐蝕液對陶瓷基復(fù)合材料表面進(jìn)行腐蝕的方法簡單、高效、成本低。
[0016]4、本發(fā)明經(jīng)過先腐蝕，后焊接的過程，可在陶瓷側(cè)形成獨(dú)特的釘扎效果，從而緩解接頭殘余應(yīng)力，改善了接頭的力學(xué)性能。
[0017]本發(fā)明用于一種表面腐蝕Si02陶瓷基復(fù)合材料輔助釬焊的方法。
【附圖說明】
[0018]圖1為實(shí)施例一得到的31(^/^02陶瓷基復(fù)合材料和金屬Nb的連接體焊縫組織的掃描電鏡圖片。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】之間的任意組合。
[0020]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式所述的一種表面腐蝕Si02陶瓷基復(fù)合材料輔助釬焊的方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0021]—、將3102陶瓷基復(fù)合材料、釬料及金屬材料分別用砂紙打磨，然后依次用丙酮清洗lOmin?20min，得到預(yù)處理后的3102陶瓷基復(fù)合材料、預(yù)處理后的釬料及預(yù)處理后的金屬材料；
[0022]二、用腐蝕液對預(yù)處理后的Si02陶瓷基復(fù)合材料進(jìn)行腐蝕，腐蝕深度為0.01mm?5mm，腐蝕后用丙酮清洗lOmin?20min，得到腐蝕后的3;102陶瓷基復(fù)合材料；
[0023]所述的腐蝕液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%?48%的氫氟酸和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%?70%的硝酸的混合液，所述的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%?48%的氫氟酸與質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%?70%的硝酸的體積比為1: (1?5)；
[0024]或者所述的腐蝕液為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%?50%的NaOH和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%?50 %的K0H的混合液，所述的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10 %?50 %的NaOH和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10 %?50%的Κ0Η的體積比為1: (1?5)；
[0025]三、將預(yù)處理后的釬料置于腐蝕后的Si02陶瓷基復(fù)合材料與預(yù)處理后的金屬材料待焊接面之間，得到待焊件，將待焊件置于真空釬焊爐中，對真空釬焊爐抽真空至5X10 4Pa?5X10 3Pa，然后將真空釬焊爐溫度升溫至500°C?1200°C，并在溫度為500 °C?1200 °C下保溫5min?30min，最后以5 °C /min?10 °C /min將溫度由500 °C?1200°C冷卻至室溫，即完成表面腐蝕Si02陶瓷基復(fù)合材料輔助釬焊的方法。
[0026]本實(shí)施方式的有益效果是:
[0027]1、本實(shí)施方式通過腐蝕非晶態(tài)物質(zhì)，從而促進(jìn)釬料在3102陶瓷基復(fù)合材料表面的潤濕鋪展，實(shí)現(xiàn)Si02陶瓷基復(fù)合材料與金屬的高質(zhì)量連接。
[0028]2、本實(shí)施方式可以簡單地通過調(diào)控腐蝕液的濃度以及混合液配比，進(jìn)而得到不同腐蝕效果的陶瓷，從而得到不同性能的釬焊接頭。
[0029]3、本實(shí)施方式中采用腐蝕液對陶瓷基復(fù)合材料表面進(jìn)行腐蝕的方法簡單、高效、成本低。
[0030]4、本實(shí)施方式經(jīng)過先腐蝕，后焊接的過程，可在陶瓷側(cè)形成獨(dú)特的釘扎效果，從而緩解接頭殘余應(yīng)力，改善了接頭的力學(xué)性能。
[0031]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中所述的Si02陶瓷基復(fù)合材料為Si02f/Si02陶瓷基復(fù)合材料、S1 2f/Al203陶瓷基復(fù)合材料或纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0032]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一不同的是:步驟一中所述的釬料為TiZrCuN1、TiZrCu、AgCuT1、TiCuN1、TiNi或TiNiNb。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是:步驟一中所述的釬料為箔片。其它與【具體實(shí)施方式】一至三相同。
[0034]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】