陶瓷基復合材料的釬焊方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及復合材料的釬焊方法。
【背景技術】
[0002]3102陶瓷基復合材料具有優(yōu)異的耐高溫性、抗熱沖擊性及抗腐蝕性，以及良好的力學性能和熱物理性能，因此在航空航天、武器裝備等領域有著廣泛的應用前景。但是Si02陶瓷基復合材料難以加工，難以制成大尺寸或者復雜構件，實際應用中常采用連接方法制成3102陶瓷基復合材料-金屬復合構件，來實現(xiàn)其優(yōu)勢互補，可在一定程度上克服困難。在眾多連接方法中，釬焊是一種應用于陶瓷、復合材料與金屬的連接，具有工藝簡單、連接強度高、可產業(yè)化等特點。
[0003]釬焊連接是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點，利用液態(tài)釬料潤濕母材，通過其與兩側母材的冶金反應從而實現(xiàn)連接的一種方式，具有強度高，可靠性高，接頭抗腐蝕性能好，以及耐熱性能優(yōu)異的特點，因此在異種材料的連接中應用十分廣泛。然而，由于3102陶瓷基復合材料表面活性釬料的潤濕性極差，難以實現(xiàn)復合構件的高質量連接甚至于有效地連接。同時，采用釬焊方法連接Si02陶瓷基復合材料-金屬構件時，由于Si02陶瓷基復合材料和金屬材料的熱膨脹系數(shù)不同，使得接頭在釬焊過程中產生很大的殘余應力。因此，亟需開發(fā)出一種簡單且高效的方法來解決上述問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決現(xiàn)有3102陶瓷基復合材料表面活性釬料的潤濕性極差，難以實現(xiàn)復合構件的高質量連接甚至于有效地連接，且采用釬焊方法連接3102陶瓷基復合材料-金屬構件時，由于Si02陶瓷基復合材料和金屬材料的熱膨脹系數(shù)不同，使得接頭在釬焊過程中產生很大的殘余應力的問題，而提供一種3102陶瓷基復合材料的釬焊方法。
[0005]—種Si02陶瓷基復合材料的釬焊方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0006]—、將3102陶瓷基復合材料和金屬材料分別用砂紙打磨，然后依次利用丙酮清洗lOmin?20min，得到清洗后的3;102陶瓷基復合材料和清洗后的金屬材料；
[0007]二、用打孔機在清洗后的3102陶瓷基復合材料待焊面打盲孔，其中盲孔均勻分布在3;102陶瓷基復合材料待焊面表面，盲孔的直徑為0.5mm?5_，盲孔深度為1_?10_，盲孔之間的距離為1.0mm?5.0_，得到表面多孔結構的3102陶瓷基復合材料；
[0008]三、將表面多孔結構的Si02陶瓷基復合材料置于等離子體增強化學氣相沉積真空裝置中，抽真空，通入氬氣，調節(jié)氬氣氣體流量為5sccm?40sccm，調節(jié)等離子體增強化學氣相沉積真空裝置中壓強為lOOPa?300Pa，并在壓強為lOOPa?300Pa和氬氣氣氛下，將溫度升溫至150°C?500 °C ；
[0009]四、通入甲燒，調節(jié)氬氣氣體流量為5sccm?lOOsccm，調節(jié)甲燒氣體流量為5sccm?lOOsccm，調節(jié)等離子體增強化學氣相沉積真空裝置中壓強為50Pa?300Pa，然后在射頻功率為200W、壓強為50Pa?300Pa和溫度為150°C?500°C的條件下進行等離子體處理，時間為lmin?20min，得到等離子體處理后的3102陶瓷基復合材料；
[0010]五、將釬料置于等離子體處理后的Si02陶瓷基復合材料與清洗后的金屬材料的待焊接面之間，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，然后將真空釬焊爐溫度升溫至800 °C?1300°C，并在溫度為800 °C?1300°C下保溫5min?30min，最后以降溫速度為5°C /min將溫度由800°C?1300°C冷卻至室溫，即完成3102陶瓷基復合材料的釬焊方法。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]1、本發(fā)明使用的一種3102陶瓷基復合材料的釬焊方法，陶瓷表面形成獨特的多孔結構，進而釬焊后陶瓷側可以形成釘扎結構，可以極大地減緩了陶瓷基復合材料和金屬材料之間由于熱膨脹系數(shù)不同引起的殘余應力。
[0013]2、本發(fā)明使用的一種Si02陶瓷基復合材料的釬焊方法，對陶瓷進行的等離子體處理，可以有效地改善陶瓷表面的潤濕性，從而顯著地提高接頭的強度，最終實現(xiàn)了陶瓷與金屬的高質量連接。
[0014]3、本發(fā)明使用的一種Si02陶瓷基復合材料的釬焊方法，簡單、高效、成本低、便于工業(yè)化生產。
[0015]本發(fā)明用于一種3102陶瓷基復合材料的釬焊方法。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明Si02陶瓷基復合材料與金屬的釬焊示意圖，1為等離子體處理后的Si02陶瓷基復合材料，2為釬料，3為金屬材料；
[0017]圖2為圖1中等離子體處理后的Si02陶瓷基復合材料的仰視圖；1_1為盲孔。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉的【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】之間的任意組合。
[0019]【具體實施方式】一:結合圖1至圖2具體說明本實施方式，本實施方式所述的一種3102陶瓷基復合材料的釬焊方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0020]一、將3102陶瓷基復合材料和金屬材料分別用砂紙打磨，然后依次利用丙酮清洗lOmin?20min，得到清洗后的3;102陶瓷基復合材料和清洗后的金屬材料；
[0021]二、用打孔機在清洗后的3102陶瓷基復合材料待焊面打盲孔，其中盲孔均勻分布在3;102陶瓷基復合材料待焊面表面，盲孔的直徑為0.5mm?5_，盲孔深度為1_?10_，盲孔之間的距離為1.0mm?5.0_，得到表面多孔結構的3102陶瓷基復合材料；
[0022]三、將表面多孔結構的Si02陶瓷基復合材料置于等離子體增強化學氣相沉積真空裝置中，抽真空，通入氬氣，調節(jié)氬氣氣體流量為5sccm?40sccm，調節(jié)等離子體增強化學氣相沉積真空裝置中壓強為lOOPa?300Pa，并在壓強為lOOPa?300Pa和氬氣氣氛下，將溫度升溫至150°C?500 °C ；
[0023]四、通入甲燒，調節(jié)氬氣氣體流量為5sccm?lOOsccm，調節(jié)甲燒氣體流量為5sccm?lOOsccm，調節(jié)等離子體增強化學氣相沉積真空裝置中壓強為50Pa?300Pa，然后在射頻功率為200W、壓強為50Pa?300Pa和溫度為150°C?500°C的條件下進行等離子體處理，時間為lmin?20min，得到等離子體處理后的3102陶瓷基復合材料；
[0024]五、將釬料置于等離子體處理后的Si02陶瓷基復合材料與清洗后的金屬材料的待焊接面之間，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，然后將真空釬焊爐溫度升溫至800 °C?1300°C，并在溫度為800 °C?1300°C下保溫5min?30min，最后以降溫速度為5°C /min將溫度由800°C?1300°C冷卻至室溫，即完成3102陶瓷基復合材料的釬焊方法。
[0025]圖2為圖1中等離子體處理后的Si02陶瓷基復合材料的俯視圖，俯視面即等離子體處理后的Si02陶瓷基復合材料的待焊面。
[0026]本實施方式的有益效果是:
[0027]1、本實施方式使用的一種3102陶瓷基復合材料的釬焊方法，陶瓷表面形成獨特的多孔結構，進而釬焊后陶瓷側可以形成釘扎結構，可以極大地減緩了陶瓷基復合材料和金屬材料之間由于熱膨脹系數(shù)不同引起的殘余應力。
[0028]2、本實施方式使用的一種Si02陶瓷基復合材料的釬焊方法，對陶瓷進行的等離子體處理，可以有效地改善陶瓷表面的潤濕性，從而顯著地提高接頭的強度，最終實現(xiàn)了陶瓷與金屬的高質量連接。
[0029]3、本實施方式使用的一種Si02陶瓷基復合材料的釬焊方法，簡單、高效、成本低、便于工業(yè)化生產。
[0030]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一中所述的Si02陶瓷基復合材料為Si02f/Si02復合陶瓷、S1 2f/Al203復合陶瓷、石英玻璃陶瓷或S1 2-BN復合陶瓷。其它與【具體實施方式】一相同。
[0031]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同的是:步驟一中所述的金屬材料為Nb、TC4鈦合金或因瓦合金。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0032]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟五中所述的釬料為AgCuT1、TiN1、TiNiNb或TiNiCo。其它與【具體實施方式】一至三相同。
[0033]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:所述的釬料為箔片或粉末