[发明专利]一种SiO2

说明书

一种SiO₂‑BN复合陶瓷与Invar合金的钎焊方法，它涉及一种提高异种材料钎焊接头力学性能的方法。本发明的目的是要解决现有用AgCuTi钎料直接焊接SiO₂‑BN复合陶瓷与Invar合金时，由于Invar中的Fe、Ni元素向焊缝中过度溶解并与Ti元素反应生成大面积的脆性化合物带，导致焊接接头塑性变形能力不理想，且剪切强度差的问题。钎焊方法：先利用等离子体增强化学气相沉积方法在Invar合金表面原位垂直生长石墨烯层，然后采用AgCuTi钎料与SiO₂‑BN复合陶瓷真空钎焊。优点：接头抗剪强度达到23MPa以上。本发明主要用于SiO₂‑BN复合陶瓷与Invar合金的钎焊。

技术领域

本发明涉及一种提高异种材料钎焊接头力学性能的方法。

背景技术

SiO₂-BN复合陶瓷具有出色的力学性能、抗腐蚀性能以及介电、抗热震等优良性能，可以成功用于导弹天线罩与其他航天大部件的组成材料。但是SiO₂-BN具有较低的线膨胀系数以及较低的塑性变形能力，脆性较大，难以被加工成具有复杂形状的部件。所以，我们需要将该复合陶瓷与金属材料进行连接，发挥二者优势互补的作用。目前导弹天线罩过渡连接环的主要金属材料为Invar合金，该合金塑性较好，400℃下具有较低的线胀系数，实现SiO₂-BN陶瓷与Invar合金的可靠连接，具有重要的现实意义。

在目前所有连接方法中，钎焊由于自身优势：强度较高、工艺相对简单、对母材损害很小，成为连接SiO₂-BN陶瓷与Invar合金较为理想的方法之一。由于SiO₂-BN复合陶瓷润湿性较差，钎焊过程中通常加入活性元素来提高液态钎料对陶瓷的润湿性。但是添加 Ti等活性元素之后，待焊金属会加剧自身向熔融钎料的溶解，在焊缝中形成大量的脆性化合物，对钎焊接头的塑性变形能力产生不利影响，导致钎焊接头有较大的残余应力甚至出现裂纹，使AgCuTi钎料钎焊SiO₂-BN复合陶瓷与Invar合金时，焊接接头剪切强度一般低于21MPa。

发明内容

本发明的目的是要解决现有用AgCuTi钎料直接焊接SiO₂-BN复合陶瓷与Invar合金时，由于Invar中的Fe、Ni元素向焊缝中过度溶解并与Ti元素反应生成大面积的脆性化合物带，导致焊接接头塑性变形能力不理想，且剪切强度差的问题，而提供一种提高 SiO₂-BN复合陶瓷与Invar合金钎焊接头的方法。

一种SiO₂-BN复合陶瓷与Invar合金的钎焊方法，具体是按以下步骤完成的：先利用等离子体增强化学气相沉积方法在Invar合金表面原位垂直生长石墨烯层，然后采用AgCuTi钎料与SiO₂-BN复合陶瓷真空钎焊。

本发明的优点：1、本发明首先在Invar表面垂直生长少层石墨烯再与SiO₂-BN钎焊，一方面阻隔焊接时Fe、Ni元素向液态钎料中的过度溶解，另一方面通过石墨烯与活性Ti元素反应，避免接头界面中出现大面积的Fe-Ti、Ni-Ti脆性化合物带，从而增加接头的塑性变形能力，缓解接头残余应力，提高力学性能。2、本发明利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法在Invar合金表面原位垂直生长石墨烯，得到的石墨烯厚度很薄并且有较高的化学活性，与Ti元素有很好的亲和力。3、本发明SiO₂-BN复合陶瓷与 Invar合金的钎焊接头抗剪强度达到23MPa以上。

附图说明

图1为实施例1步骤(2)中所述在Invar合金表面生长的石墨烯的SEM图；

图2为实施例1步骤(2)中所述在Invar合金表面生长的石墨烯的拉曼光谱图；

图3为实施例1得到的SiO₂-BN复合陶瓷与Invar合金钎焊接头SEM图。