專利名稱：Al₂O₃陶瓷與金屬材料的釬焊方法
技術領域：
本發(fā)明涉及A1203陶瓷與金屬材料的連接方法。
背景技術：
A1203陶瓷具有強度高、硬度高、耐高溫、抗腐蝕、耐磨以及絕緣性能好 等優(yōu)良性能，廣泛應用于電力電子、航空航天、能源交通等領域。但陶瓷材料 固有的硬性和脆性使其難以加工與制造，需要與金屬聯(lián)合使用，實現(xiàn)與金屬性 能上的互補。而鋁及其合金是應用廣泛的金屬材料，塑性好、密度小、熱導和 電導率高，八1203陶瓷與鋁各自優(yōu)異性能的復合構件，有著廣闊的應用前景。 因此如何將^203陶瓷與鋁或其合金違接起來，獲得高強度、高氣密性的接頭 便成為亟待解決的問題。由于Al203陶瓷與鋁合金性質差異巨大，并且鋁、鋁 合金熔點低，活性釬焊法(連接溫度高于70(TC)，不能用來連接Al203陶瓷與 鋁或其合金。而釆用不含Ti、 Zr等活性元素的Al-Si、 Al-Cu、 Al-Mg釬料連 接八1203陶瓷與鋁時，連接強度只能達到30MPa左右，連接界面存在大量未 焊合的孔洞，接頭漏氣率〉10—spa，m3/8，難以滿足高氣密性的要求。八1203陶 瓷與鋁的擴散連接則需要施加較大的壓力、保溫較長的時間，即使這樣，在連 接處也會有未焊合區(qū)域出現(xiàn)；同時擴散連接也不適合復雜的接頭形式，在實際 生產(chǎn)中的應用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有連接Al203陶瓷與金屬材料的方法連接后的接頭強
度低和連接件的氣密性低的問題，而提供A1203陶瓷與金屬材料的釬焊方法。 本發(fā)明Al203陶瓷與金屬材料的釬焊方法是按照以下步驟進行的 一、以 丙酮為介質對A1203陶瓷進行超聲清洗，將活性金屬化合金箔片表面去氧化膜 后用丙酮清洗；二、將活性金屬化合金箔片置于八1203陶瓷的預連接面上，箔 片厚度為10 40(Him，將組裝好的工件放入真空加熱爐中，抽真空，待真空度 達到1.0xl0—3pa后，以10~30°C/min的速度升溫至700 1000。C并保溫5 15min， 然后以5~10°C/min的速度降溫至300 500°C，關掉電源自然冷卻至室溫，即
得到活性金屬化的八1203陶瓷；三、對金屬材料進行清洗，用除油劑去除表面
油污后，先用40 60。C、質量濃度為6Q/。 10Q/。的NaOH溶液清洗1 20min，再 用質量濃度為30%的HN03溶液清洗1 20min,然后用水沖洗后自然晾干；四、 將活性金屬化的A1203陶瓷與金屬材料的預連接面相接，放入真空加熱爐中， 抽真空，待真空度達到1.0xl(T3Pa后以20~30°C/min的速度升溫至400~650°C 并保溫5 20min，然后以5~10°C/min的速度降溫至200~300°C，關掉電源自然 冷卻至室溫；即得到Ab03陶瓷與金屬材料的焊接件；步驟一中的活性金屬化 合金按照重量百分比含有0.5% 20%的活性元素和65%~99.3°/。的Al共晶元素。 本發(fā)明另一種A1203陶瓷與金屬材料的釬焊方法是按照以下步驟進行的-
一、 以丙酮為介質對Al203陶瓷進行超聲清洗，將粒度為100~500目的活性金 屬化合金粉末和粘結劑按照1~20 : 1的質量比混合制得活性金屬化粉末膏；
二、 將步驟一制得的活性金屬化粉末膏涂敷在Al203陶瓷的預連接面上，涂層
厚度為100~300^im，將涂覆后Al203陶瓷的放入真空加熱爐中，抽真空，待真 空度達到1.0xl(T3Pa后，以10~30°C/min的速度升溫至700 1000。C并保溫 5 15min，然后以5~10°C/min的速度降溫至300~500°C，關掉電源自然冷卻至
室溫，即得到活性金屬化的Al203陶瓷；三、對金屬材料進行清洗，用除油劑
去除表面油污后，先用40 60°C、質量濃度為6% 10%的NaOH溶液清洗 1 20min，再用質量濃度為30%的HN03溶液清洗1 20min，然后用水沖洗后 自然晾干；四、將活性金屬化的Al203陶瓷與金屬材料的預連接面相接，放入 真空加熱爐中，抽真空，待真空度達到1.0xl(^Pa后以20 30。C/min的速度升 溫至400 650。C并保溫5 20min，然后以5~10°C/min的速度降溫至200~300°C ，
關掉電源自然冷卻至室溫；即得到Al203陶瓷與金屬材料的焊接件；步驟一中
的活性金屬化合金粉末按照重量百分比含有0.5% 20%的活性元素和 65% 99.3°/。的Al共晶元素。
本發(fā)明兩種Al203陶瓷與金屬材料的釬焊方法具有以下優(yōu)點1、在陶瓷
側可獲得結合強度高、致密性好的金屬層，同時活性金屬層又能作為連接鋁合 金的中間層，無需加入其它釬料、釬劑，特別是對于實際復雜結構，解決了釬
料添加形式、厚度精確控制等難題，接頭連接強度高可達到50 100MPa，接 頭氣密性高，漏氣率〈1.0xlO—Spa.mVs; 2、與傳統(tǒng)的Mn-Mo燒結粉末方法相
比，大大降低了處理溫度和時間，同時不需要氫、氮、煤氣等氣體，對生產(chǎn)條
件的要求更為簡單；對陶瓷成分、種類不敏感，可用于95瓷、99瓷、其它氧 化物陶瓷甚至非氧化物陶瓷，應用更廣，適應性更強；3、與化學、氣相沉積 等方法相比，與陶瓷的結合強度更高；同時由于陶瓷界面反應物是復雜化合物， 比金屬更穩(wěn)定，受二次釬焊工藝影響小，更易控制；也可消除長期在較高溫度 下使用，金屬層與Al相互作用造成陶瓷側界面層厚度逐漸減小以致失效的隱 患。
具體實施例方式
本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方 式間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式A1203陶瓷與金屬材料的釬焊方法是按照以 下步驟進行的 一、以丙酮為介質對八1203陶瓷進行超聲清洗，將活性金屬化 合金箔片表面去氧化膜后用丙酮清洗；二、將活性金屬化合金箔片置于八1203 陶瓷的預連接面上，箔片厚度為10 400pm，將組裝好的工件放入真空加熱爐 中，抽真空，待真空度達到1.0xl(T3Pa后，以10~30°C/min的速度升溫至 700 1000。C并保溫5 15min，然后以5 10°C/min的速度降溫至300-500°C ，關
掉電源自然冷卻至室溫，即得到活性金屬化的Al203陶瓷；三、對金屬材料進
行清洗，用除油劑去除表面油污后，先用40 60°C、質量濃度為6% 10%的 NaOH溶液清洗1 20min，再用質量濃度為30%的HN03溶液清洗1 20min， 然后用水沖洗后自然晾干；四、將活性金屬化的Al203陶瓷與金屬材料的預連 接面相接，放入真空加熱爐中，抽真空，待真空度達到1.0xl(T3Pa后以 20 3(TC/min的速度升溫至400 650。C并保溫5 20min，然后以5 10°C/min的 速度降溫至200~300°C ，關掉電源自然冷卻至室溫；即得到A1203陶瓷與金屬 材料的焊接件；步驟一中的活性金屬化合金按照重量百分比含有0.5%~20%的 活性元素和65% 99.3%的Al共晶元素。
本實施方式適用于預連接面為平面的陶瓷和金屬的焊接，步驟一中箔片的 形狀和大小與陶瓷的預連接面相同。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟一中 八1203陶瓷為95瓷或99瓷。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟一中的
活性金屬化合金按照重量百分比含有5% 15%的活性元素和70% 85%的Al
共晶元素。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟一中的
活性金屬化合金按照重量百分比含有10%的活性元素和90%的Al共晶元素。
其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟一中的
活性金屬化合金按照重量百分比還含有0.1 5%的第三元素，第三元素為Ce、 La和Y中的一種或幾種的組合。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。 本實施方式中第三元素由兩種或者兩種以上物質組成時按任意比例組合。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟一中的
活性金屬化合金按照重量百分比還含有3%的第三元素。其它步驟及參數(shù)與具
體實施方式一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟一中的 活性金屬化合金按照重量百分比還含有0.1~10%的顆粒增強相，顆粒增強相為
A1203、 Si02、 TiC、 C和B的一種或幾種的組合。其它步驟及參數(shù)與具體實施 方式一相同。
本實施方式中顆粒增強相由兩種或者兩種以上物質組成時按任意比例組合。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟一中的 活性金屬化合金按照重量百分比還含有5%的顆粒增強相。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟一中的
活性金屬化合金中的活性元素為Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb和Ta中的一種或幾種的 組合。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
本實施方式中活性元素由兩種或者兩種以上物質組成時按任意比例組合。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟一中的
活性金屬化合金中的Al共晶元素為Mg、 Si、 Cu、 Zn、 Ge、 Ni和Ag中的一 種或幾種的組合。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
本實施方式中Al共晶元素由兩種或者兩種以上物質組成時按任意比例組合。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟二中
箔片厚度為160 320pm。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十二本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟二中
箔片厚度為240pm。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟二中
以15 25'C/min的速度升溫至800 90(TC。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一 相同。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟二中
以20°C/min的速度升溫至850°C 。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟二中
升溫后保溫8 12min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟二中
升溫后保溫10min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟二中
以7~9°C/min的速度降溫至350~450°C。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相 同。
具體實施方式
十八本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟二中
以8°C/min的速度降溫至40(TC。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十九本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟三中 的金屬材料為Al、 Al-Cu合金、Al-Mn合金、Al-Si合金、Al-Mg合金、Al-Mg-Si 合金、Al-Zn-Mg-Cu合金或Al-Li合金。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相 同。
具體實施方式
二十本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟三中
的除油劑為汽油或丙酮。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
二十一本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟三
中對金屬材料先用45 55。C、質量濃度為7Q/。 9。/。的NaOH溶液堿清洗6 14min。 其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
二十二本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟三
中對金屬材料先用50°C、質量濃度為8。/。的NaOH溶液清洗10min。其它步驟 及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
二十三本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟三
中對金屬材料用NaOH溶液清洗后再用HN03溶液清洗5 15min。其它步驟及 參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
二十四本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟三 中對金屬材料用NaOH溶液清洗后再用HN03溶液清洗10min。其它步驟及參 數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
二十五本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟四
中以22 28°C/min的速度升溫至480 570。C并保溫10 15min。其它步驟及參數(shù) 與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
二十六本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟四 中以25°C/min的速度升溫至525'C并保溫12min。其它步驟及參數(shù)與具體實施 方式一相同。
具體實施方式
二十七本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟四
中以6 8°C/min的速度降溫至220~280°C。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一 相同。
具體實施方式
二十八本實施方式與具體實施方式
一的不同點是步驟四
中以7°C/min的速度降溫至250°C。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
二十九本實施方式^203陶瓷(95瓷)與金屬材料(5A05
鋁合金)的釬焊方法是按照以下步驟進行的 一、以丙酮為介質對八1203陶瓷 進行超聲清洗，將活性金屬化合金箔片表面去氧化膜后用丙酮清洗；二、將活
性金屬化合金箔片置于Al203陶瓷的預連接面上，箔片厚度為10(Him，將組裝 好的工件放入真空加熱爐中，抽真空，待真空度達到1.0xl(^Pa后，以20。C/min 的速度升溫至850。C并保溫10min，然后以8°C/min的速度降溫至400°C，然 后自然冷卻至室溫，即得到活性金屬化的Al203陶瓷；三、對金屬材料進行清 洗，用汽油去除表面油污后，先用50°C、質量濃度為8%的NaOH溶液清洗 5min，再用質量濃度為30。/。的HN03溶液清洗3min，然后用水沖洗后自然晾
干；四、將活性金屬化的Al203陶瓷與金屬材料的預連接面相接，放入真空加
熱爐中，抽真空，待真空度達到1.0xl0,a后以25°C/min的速度升溫至550 。C并保溫15min，然后以8。C/min的速度降溫至260。C，自然冷卻至室溫；即 得到A1203陶瓷與金屬材料的焊接件；步驟一中的活性金屬化合金按照重量百 分比由10%的活性元素、79.5%的Al共晶元素、0.5%第三元素和10%顆粒增
強相組成。
本實施方式活性金屬化合金中的活性元素為Ti， Al共晶元素為Cu，第三 元素為Ce，顆粒增強相為Al203。
本實施方式得到A1203陶瓷與金屬材料的焊接件的接頭強度為100MPa， 接頭漏氣率為3xl0—9Pa*m3/s。
具體實施方式
三十本實施方式A1203陶瓷與金屬材料的釬焊方法是按照 以下步驟進行的 一、以丙酮為介質對A1203陶瓷進行超聲清洗，將粒度為 100~500目的活性金屬化合金粉末和粘結劑按照1 20 : 1的質量比混合制得活 性金屬化粉末膏；二、將步驟一制得的活性金屬化粉末膏涂敷在八1203陶瓷的 預連接面上，涂層厚度為100 300fim，將涂覆后Al203陶瓷的放入真空加熱爐 中，抽真空，待真空度達到1.0xl0,a后，以10~30°C/min的速度升溫至 700 100(TC并保溫5 15min，然后以5~10°C/min的速度降溫至300~500°C，然 后自然冷卻至室溫，即得到活性金屬化的Al203陶瓷；三、對金屬材料進行清 洗，用除油劑去除表面油污后，先用40 6(TC、質量濃度為6%~10%的NaOH 溶液清洗1 20min，再用質量濃度為30%的HN03溶液清洗1 20min，然后用 永沖洗后自然晾干；四、將活性金屬化的Al203陶瓷與金屬材料的預連接面相 接，放入真空加熱爐中，抽真空，待真空度達到1.0xl(^Pa后以20 30。C/min 的速度升溫至400 650。C并保溫5 20min，然后以5 10°C/min的速度降溫至 200~300°C，自然冷卻至室溫；即得到A1203陶瓷與金屬材料的焊接件；步驟 一中的活性金屬化合金粉末按照重量百分比含有0.5% 20%的活性元素和 65%~99.3%的Al共晶元素。
本實施方式適用于預連接面不是平面的陶瓷和金屬材料焊接。
具體實施方式
三十一本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 一中A1203陶瓷為95瓷或99瓷。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
三十二本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 一中的活性金屬化合金粉末的粒度為200 300目。其它步驟及參數(shù)與具體實施 方式三十相同。
具體實施方式
三十三本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 一中的活性金屬化合金粉末的粒度為250目。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
三十四本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 一中的活性金屬化合金粉末按照重量百分比含有5% 15%的活性元素和
70% 85%的Al共晶元素。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
三十五本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟
一中的活性金屬化合金粉末按照重量百分比含有10%的活性元素和90%的Al
共晶元素。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
三十六本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟
一中的活性金屬化合金粉末按照重量百分比還含有0.1~5%的第三元素，第三 元素為Ce、 La和Y中的一種或幾種的組合。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
本實施方式中第三元素由兩種或者兩種以上物質組成時按任意比例組合。
具體實施方式
三十七本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟
一中的活性金屬化合金粉末按照重量百分比還含有3%的第三元素。其它步驟
及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
三十八本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 一中的活性金屬化合金粉末按照重量百分比還含有0.1~10%的顆粒增強相，顆
粒增強相為八1203、 Si02、 TiC、 C和B的一種或幾種的組合。其它步驟及參數(shù) 與具體實施方式
三十相同。
本實施方式中顆粒增強相由兩種或者兩種以上物質組成時按任意比例組合。
具體實施方式
三十九本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 一中的活性金屬化合金粉末按照重量百分比還含有5%的顆粒增強相。其它步 驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
四十本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟一
中的活性金屬化合金粉末中的活性元素為Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb和Ta中的一種
或幾種的組合。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
本實施方式中活性元素由兩種或者兩種以上物質組成時按任意比例組合。
具體實施方式
四十一本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟
一中的活性金屬化合金粉末中的Al共晶元素為Mg、 Si、 Cu、 Zn、 Ge、 Ni和 Ag中的一種或幾種的組合。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
本實施方式中Al共晶元素由兩種或者兩種以上物質組成時按任意比例組合。
具體實施方式
四十二本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 一中活性金屬化合金粉末和粘結劑按照6 16 : 1的質量比混合。其它步驟及參 數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
四十三本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 一中活性金屬化合金粉末和粘結劑按照11 : 1的質量比混合。其它步驟及參數(shù) 與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
四十四本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 一中的粘結劑為丙三醇。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
四十五本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟
二中涂層厚度為150 250pm。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
四十六本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 二中涂層厚度為200(im。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
四十七本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟
二中以15 25"/min的速度升溫至800-900°C。其它步驟及參數(shù)與具體實施方 式三十相同。
具體實施方式
四十八本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 二中以20°C/min的速度升溫至850°C。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相 同。
具體實施方式
四十九本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟
二中升溫后保溫8 Umin。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
五十本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟二
中升溫后保溫10min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
五十一本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟
二中以7 9°C/min的速度降溫至350~450°C。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
五十二本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟
二中以8°C/min的速度降溫至400°C 。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相 同。
具體實施方式
五十三本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟
三中的金屬材料為A1、 Al-Cu合金、Al-Mn合金、Al-Si合金、Al-Mg合金、 Al-Mg-Si合金、Al-Zn-Mg-Cu合金或Al-Li合金。其它步驟及參數(shù)與具體實施 方式三十相同。
具體實施方式
五十四本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟
三中的除油劑為汽油或丙酮。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
五十五本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟
三中對金屬材料先用45~55°C、質量濃度為7%~9%的NaOH溶液堿清洗 6 14min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
五十六本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 三中對金屬材料先用50°C、質量濃度為8。/。的NaOH溶液清洗10min。其它步 驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
五十七本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟
三中對金屬材料用NaOH溶液清洗后再用HN03溶液清洗5 15min。其它步驟 及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
五十八本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 三中對金屬材料用NaOH溶液清洗后再用HN03溶液清洗10min。其它步驟及 參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
五十九本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 四中以22~28°C/min的速度升溫至480 570。C并保溫10 15min。其它步驟及參 數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
六十本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟四
中以25°C/min的速度升溫至525。C并保溫12min。其它步驟及參數(shù)與具體實施 方式三十相同。
具體實施方式
六十一本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟
四中以6 8°C/min的速度降溫至220 280°C。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相同。
具體實施方式
六十二本實施方式與具體實施方式
三十的不同點是步驟 四中以7。C/min的速度降溫至250°C。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
三十相 同。
具體實施方式
六十三本實施方式Al203陶瓷(95瓷)與金屬材料(5A05 鋁合金)的釬焊方法是按照以下步驟進行的 一、以丙酮為介質對Al2Cb陶瓷 進行超聲清洗，將粒度為500目的活性金屬化合金粉末和粘結劑按照12: 1 的質量比混合制得活性金屬化粉末膏；二、將步驟一制得的活性金屬化粉末膏 涂敷在Al203陶瓷的預連接面上，涂層厚度為200pm，將涂覆后Al203陶瓷的 放入真空加熱爐中，抽真空，待真空度達到1.0x10Jpa后，以2(TC/min的速 度升溫至80(TC并保溫10min，然后以8°C/min的速度降溫至400°C ，然后自 然冷卻至室溫，即得到活性金屬化的Al203陶瓷；三、對金屬材料進行清洗， 用丙酮去除表面油污后，先用50°C、質量濃度為8%的NaOH溶液清洗10min， 再用質量濃度為30y。的HNO3溶液清洗3min，然后用水沖洗后自然晾干；四、 將活性金屬化的A1203陶瓷與金屬材料的預連接面相接，放入真空加熱爐中， 抽真空，待真空度達到1.0xl(T3Pa后以25°C/min的速度升溫至500。C并保溫 12min，然后以8。C/min的速度降溫至250。C，自然冷卻至室溫；即得到A1203 陶瓷與金屬材料的焊接件；步驟一中的活性金屬化合金粉末按照重量百分比由 10%的活性元素、82.3%的Al共晶元素、0.7%第三元素和7%顆粒增強相組成。
本實施方式活性金屬化合金中的活性元素為Ti， Al共晶元素為Cu，第三 元素為Y，顆粒增強相為C。
本實施方式得到Al203陶瓷與金屬材料的焊接件的接頭強度為90MPa，接 頭漏氣率為lxi(y9pa*m3/s。
權利要求
1、一種Al2O3陶瓷與金屬材料的釬焊方法，其特征在于Al2O3陶瓷與金屬材料的釬焊方法是按照以下步驟進行的一、以丙酮為介質對Al2O3陶瓷進行超聲清洗，將活性金屬化合金箔片表面去氧化膜后用丙酮清洗；二、將厚度為10～400μm的活性金屬化合金箔片置于Al2O3陶瓷的預連接面上，然后放入真空加熱爐中，抽真空，待真空度達到1.0×10-3Pa后，以10～30℃/min的速度升溫至700～1000℃并保溫5～15min，然后以5～10℃/min的速度降溫至300～500℃，然后自然冷卻至室溫，即得到活性金屬化的Al2O3陶瓷；三、對金屬材料進行清洗，用除油劑去除表面油污后，先用40～60℃、質量濃度為6％～10％的NaOH溶液清洗1～20min，再用質量濃度為30％的HNO3溶液清洗1～20min，然后用水沖洗后自然晾干；四、將活性金屬化的Al2O3陶瓷與金屬材料的預連接面相接，放入真空加熱爐中，抽真空，待真空度達到1.0×10-3Pa后以20～30℃/min的速度升溫至400～650℃并保溫5～20min，然后以5～10℃/min的速度降溫至200～300℃，自然冷卻至室溫；即得到Al2O3陶瓷與金屬材料的焊接件；步驟一中的活性金屬化合金按照重量百分比含有0.5％～20％的活性元素和65％～99.3％的Al共晶元素。
2、 根據(jù)權利要求1所述的Al203陶瓷與金屬材料的釬焊方法，其特征在 于步驟一中A1203陶瓷為95瓷或99瓷。
3、 根據(jù)權利要求1所述的Al203陶瓷與金屬材料的釬焊方法，其特征在 于步驟一中的活性金屬化合金按照重量百分比還含有0.1~5%的第三元素，第 三元素為Ce、 La和Y中的一種或幾種的組合。
4、 根據(jù)權利要求1所述的Al203陶瓷與金屬材料的釬焊方法，其特征在 于步驟一中的活性金屬化合金按照重量百分比還含有0.1 10%的顆粒增強相， 顆粒增強相為Al203、 Si02、 TiC、 C和B的一種或幾種的組合。
5、 根據(jù)權利要求1所述的Al203陶瓷與金屬材料的釬焊方法，其特征在 于步驟三中的金屬材料為Al、 Al-Cu合金、Al-Mn合金、Al-Si合金、Al-Mg 合金、Al-Mg-Si合金、Al-Zn-Mg-Cu合金或Al-Li合金。
6、 一種Al203陶瓷與金屬材料的釬焊方法，其特征在于Al203陶瓷與金屬 材料的釬焊方法是按照以下步驟進行的 一、以丙酮為介質對Al203陶瓷進行超聲清洗，將粒度為100 500目的活性金屬化合金粉末和粘結劑按照1~20 : 1 的質量比混合制得活性金屬化粉末膏；二、將步驟一制得的活性金屬化粉末膏 涂敷在Al203陶瓷的預連接面上，涂層厚度為100 30(Him，將涂覆后八1203陶 瓷的放入真空加熱爐中，抽真空，待真空度達到1.0xl0—spa后，以10~30°C/min 的速度升溫至700 1000。C并保溫5 15min，然后以5 10°C/min的速度降溫至 300~500°C，然后自然冷卻至室溫，即得到活性金屬化的A1203陶瓷；三、對 金屬材料進行清洗，用除油劑去除表面油污后，先用40 60°C、質量濃度為 6% 10%的NaOH溶液清洗l-20min，再用質量濃度為30%的HN03溶液清洗 1 20min，然后用水沖洗后自然晾干；四、將活性金屬化的A1203陶瓷與金屬 材料的預連接面相接，放入真空加熱爐中，抽真空，待真空度達到1.0xl(T3Pa 后以20 30°C/min的速度升溫至400 650°C并保溫5-20min，然后以5~10°C/min 的速度降溫至200 30(TC，自然冷卻至室溫；即得到八1203陶瓷與金屬材料的 焊接件；步驟一中的活性金屬化合金粉末按照重量百分比含有0.5%~20%的活 性元素和65%-99.3%的Al共晶元素。
7、 根據(jù)權利要求6所述的Al203陶瓷與金屬材料的釬焊方法，其特征在 于步驟一中的活性金屬化合金粉末中的活性元素為Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb和Ta 中的一種或幾種的組合。
8、 根據(jù)權利要求6所述的Al203陶瓷與金屬材料的釬焊方法，其特征在 于步驟一中的活性金屬化合金粉末中的Al共晶元素為Mg、 Si、 Cu、 Zn、 Ge、 Ni和Ag中的一種或幾種的組合。
9、 根據(jù)權利要求6所述的Al203陶瓷與金屬材料的釬焊方法，其特征在 于步驟二中以15~25°C/min的速度升溫至800 900°C。
10、 根據(jù)權利要求6所述的Al203陶瓷與金屬材料的釬焊方法，其特征在 于步驟四中以22 28°C/min的速度升溫至480 570°C并保溫10-15min。
全文摘要
Al₂O₃陶瓷與金屬材料的釬焊方法，它涉及Al₂O₃陶瓷與金屬材料的連接方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有連接Al₂O₃陶瓷與金屬材料的方法連接后的接頭強度低和連接件的氣密性低的問題。本發(fā)明Al₂O₃陶瓷與金屬材料的釬焊方法是按照以下步驟進行的1.陶瓷清洗、箔片去膜；2.制得活性金屬化的陶瓷；3.金屬清洗；4.釬焊；即得到陶瓷與金屬材料的焊接件。本發(fā)明另一種方法是按照以下步驟進行的1.陶瓷清洗、配制活性金屬化粉末膏；2.制得活性金屬化的陶瓷；3.金屬清洗；4.釬焊；即得到陶瓷與金屬材料的焊接件。本發(fā)明的方法焊接的焊接件接頭連接強度高可達到50～100MPa，接頭漏氣率＜1.0×10^-8Pa·m³/s。
文檔編號C04B37/02GK101391901SQ20081013748
公開日2009年3月25日 申請日期2008年11月7日 優(yōu)先權日2008年11月7日
發(fā)明者馮吉才, 張麗霞, 張春光, 徐富家, 穎 王 申請人:哈爾濱工業(yè)大學