[发明专利]一种钎焊陶瓷与金属的含钽高温钎料及其辅助钎焊的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温钎料及其辅助钎焊的方法。

背景技术

陶瓷具备优异的高温强度、较低的热膨胀系数、接近金属的热传导率、耐氧化等优异 性能，但由于陶瓷的加工性能差、延性和冲击韧度低、耐热冲击能力低以及制造尺寸大而 形状复杂的零件较为困难等缺点，通常需要与金属材料组成复合结构来应用，而实现其自 身或与其它材料的连接是保证其在航空航天领域得到广泛应用的关键。

目前报道的关于陶瓷及陶瓷基复合材料的连接方法有：扩散焊和活性钎焊。扩散焊由 于需要施加较大的压力，其可焊接的结构形式非常有限。而活性钎焊由于具有接头不存在 较重消极质量、气密性良好、相对成本低、焊接中不需施加较大压力，接头形式不受限制 等优点而成为金属/陶瓷连接的首选技术。但活性钎焊的最大缺点是高温性能差，使得陶 瓷优异的高温性能难以发挥。因此，采用开发实用高温活性钎料对于陶瓷/陶瓷、陶瓷/金 属钎焊领域具有及其重要的理论和应用价值。

发明内容

本发明要解决现有活性钎焊高温性能差，使得陶瓷优异的高温性能难以发挥的问题， 而提供一种钎焊陶瓷与金属的含钽高温钎料及其辅助钎焊的方法。

一种钎焊陶瓷与金属的含钽高温钎料，一种钎焊陶瓷与金属的含钽高温钎料由Ti粉、 Ni粉、Nb粉、Ta粉和B粉制备成的名义化学式为xTi-yNi-zNb-mB-(100-x-y-z-m)Ta(at％) 的钎料，其中xTi-yNi-zNb-mB-(100-x-y-z-m)Ta(at％)中x＝35～40，y＝35～40，z＝1～10，m＝1～2。

一种钎焊陶瓷与金属的含钽高温钎料辅助钎焊的方法，具体是按照以下步骤进行 的：

一、制备高温钎料箔片：首先按名义化学式为xTi-yNi-zNb-mB-(100-x-y-z-m)Ta(at％) 称取Ti粉、Ni粉、Nb粉、Ta粉和B粉，然后将称取的Ti粉、Ni粉、Nb粉、Ta粉和B 粉混合，得到钎焊陶瓷与金属的含钽高温钎料，将钎焊陶瓷与金属的含钽高温钎料加压 5t～10t，得到箔片，将箔片超声清洗10min～15min，然后室温干燥1h～2h，即得高温钎料 箔片；

其中xTi-yNi-zNb-mB-(100-x-y-z-m)Ta(at％)中x＝35～40，y＝35～40，z＝1～10，m＝1～2；

二、钎焊：将待焊金属与陶瓷分别置于丙酮中超声清洗10min～15min，然后自然风干， 再将高温钎料箔片置于待焊金属与陶瓷的待焊面之间，得到待焊件，在待焊件的陶瓷表面 施加0.1MPa～1MPa的压力进行固定，并置于真空加热炉中，以升温速度为5℃/min～15℃ /min将真空加热炉加热到1130℃～1200℃，然后在温度为1130℃～1200℃的条件下保温 5min～30min，最后冷却至室温，即完成一种钎焊陶瓷与金属的含钽高温钎料辅助钎焊的 方法。

本发明的有益效果是：本发明主要通过在钎料中添加Ta而解决现有钎焊陶瓷及陶瓷 基复合材料与金属钎焊时，接头在800℃以上高温钎料性能较差的问题，从而得到陶瓷及 陶瓷基复合材料与金属钎焊接头整体优良的高温性能，实现了陶瓷及陶瓷基复合材料与金 属的高质量连接，使得陶瓷优良的高温性能得以发挥，运用于航空航天领域。

综上本发明具有以下优点：

1、本发明的钎料成分中不含Ag、Pd等贵金属，成本低廉。

2、本发明简单、高效，且成本较低，非常利于工业化生产。

3、钎料中添加Ta可以提高接头的耐热性，加入的微量B可以进一步提高钎料的润 湿性和高温性能，解决了接头在800℃以上高温钎料性能不可靠的问题，使得陶瓷优良的 高温性能得以发挥，更好地运用于航空航天领域。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的 任意组合。

具体实施方式一：本实施方式所述的一种钎焊陶瓷与金属的含钽高温钎料，一种钎 焊陶瓷与金属的含钽高温钎料由Ti粉、Ni粉、Nb粉、Ta粉和B粉制备成的名义化学式 为xTi-yNi-zNb-mB-(100-x-y-z-m)Ta(at％)的钎料，其中 xTi-yNi-zNb-mB-(100-x-y-z-m)Ta(at％)中x＝35～40，y＝35～40，z＝1～10，m＝1～2。