[发明专利]钎焊陶瓷的方法

说明书

本发明提供了一种钎焊陶瓷的方法，其步骤包括制作箔状钛基钎料，采用等离子体增强化学气相沉积真空装置对陶瓷基复合材料进行氮气处理，将所述箔状钛基钎料置于至少两块所述氮气处理后的陶瓷基复合材料之间，得到待焊材料，将所述待焊材料置于真空钎焊炉中进行真空钎焊，完成陶瓷材料的钎焊。所述钎焊陶瓷的方法能改善了钎焊层与陶瓷基复合材料间的润湿性和钎焊接头的强度。

技术领域

本发明涉及钎焊焊接技术领域，具体的说，涉及了一种钎焊陶瓷的方法。

背景技术

陶瓷基复合材料凭借其优异的抗热冲击性、高承载性能、高韧性及高可靠性，在武器装备、航空航天和石化等领域有着巨大的应用前景。但是陶瓷基复合材料加工成型和焊接成型较难，目前常用的陶瓷基复合材料的连接方法主要有固相扩散焊、液相法、先驱体法等，其中钎焊方法相比其工艺较为简单，但存在钎焊材料与陶瓷基复合材料的表面润湿性较差，难以实现钎焊接头的牢固连接。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

由鉴于此，本发明确有必要提供一种钎焊陶瓷的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种钎焊陶瓷的方法，它包括以下步骤：

（1）制作箔状钛基钎料，所述箔状钛基钎料的组织成分包括金属相和Si₃N₄颗粒，所述金属相由以下质量百分数的元素组成：Zr 10%～20%、Ti 40%～55%、Ni 3.0%～7.8%，其余为Cu；

（2）将陶瓷基复合材料置于丙酮溶液中超声清洗后放置于等离子体增强化学气相沉积真空装置中，抽真空后通入氮气，调节所述等离子体增强化学气相沉积真空装置的压强为200 Pa～400 Pa、温度为100℃～400℃、射频功率为100 W～200 W对置于其中的所述陶瓷基复合材料进行氮气处理，得到氮气处理后的陶瓷基复合材料；其中，所述陶瓷基复合材料为二氧化硅陶瓷基复合材料、二氧化硅玻璃陶瓷或石英纤维编织陶瓷基复合材料；

（3）将所述箔状钛基钎料置于至少两块所述氮气处理后的陶瓷基复合材料之间，得到待焊材料，将所述待焊材料置于真空钎焊炉中，抽真空处理并升温至600℃～1400℃，在600℃～1400℃温度下保温5 min～30 min，然后以8℃/min～10℃/min的降温速度将真空钎焊炉冷却至室温，完成陶瓷基复合材料的钎焊。

基于上述，所述步骤（1）具体包括以下分步骤：

称取原料：称取原材料Cu粉、Zr粉以及中间合金Cu-Ti和Cu-Ni，并称取平均颗粒尺寸为7 nm～85 nm的Si₃N₄颗粒；所述Si₃N₄颗粒占所述箔状钛基钎料总质量的1.0%～17%；

熔化：将称取的Cu粉、Zr粉置于中频真空冶炼炉坩埚中在氩气保护下进行熔化，当完全溶化后加入中间合金Cu-Ti和Cu-Ni进行混合熔炼铜液，当铜液的元素成分以质量百分数计为Zr 10%～20%、Ti 40%～55%、Ni 3.0%～7.8%，其余为Cu时，得到熔融体；

制粉：采用气雾水冷雾化制粉工艺将所述熔融体进行雾化制粉，得到合金微粉，然后向所述合金微粉中加入称取的所述Si₃N₄颗粒并在真空条件下进行球磨混合10 min～35 min，制得纳米颗粒掺杂合金微粉；其中，所述气雾水冷雾化制粉工艺中的雾化压力为0.7 MPa～1.2 MPa，雾化喷嘴直径为10 mm～27 mm；

成型：采用熔体旋淬法将所述纳米颗粒掺杂合金微粉制作成箔状钛基钎料。