[发明专利]基于电泳沉积SiC纳米线的碳碳复合材料与金属的钎焊连接方法

说明书

本发明公开基于电泳沉积SiC纳米线的碳碳复合材料与金属的钎焊连接方法，在连接前，在C/C复合材料表面沉积一层SiCNWs，其与钎料中的活性元素反应生成尺度极小的新相并析出，TiCu以之为形核质点以非均匀形核方式析出，从而使得原本连续的脆性TiCu化合物细化，改善接头的薄弱相，以提高接头强度。另外，相比较于化学气相沉积，电泳沉积具有周期短、成本低的优点，且不会损伤C纤维。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域。更具体的讲是在钎焊过程中，当连接界面形成一层连续脆性化合物，影响接头强度时，采用电泳沉积SiC纳米线(SiCNWs)的方法，可以改善界面组织，提高接头强度。

背景技术

C/C复合材料具有低密度，高温下保持较高的强度，抗烧蚀性能优异和热膨胀系数低等特性，常用于航空航天、核电等领域。在许多情况下，需要将C/C复合材料与金属相连接。目前，C/C复合材料与金属的连接方法中，钎焊连接的研究较为广泛。但由于母材与钎缝金属的热膨胀系数差异较大，钎焊接头中易产生较大残余应力，导致接头强度下降。因此需要研发新的工艺降低钎焊接头中的残余应力，提高接头强度。

为提高钎焊接头的强度，一般的钎焊工艺为增加软性金属中间层或使用混有低热膨胀系数添加相的复合钎料，其思路为改变钎缝组织以及缓解接头残余应力。但这两种方法无法定向调控界面组织，且添加相易团聚，容易成为新的薄弱相。在许多钎焊条件下，钎缝中会形成一层连续的硬脆相，成为接头中的薄弱相。文献“M.Singh,T.P.Shpargel,G.N.Morscher,R.Asthana,Active metal brazing and characterization of brazedjoints in titanium to carbon-carbon composites,Mater.Sci.Eng.A.412(2005)123–128.doi:10.1016/j.msea.2005.08.179.”指出使用Cu-ABA、TiCuNi和TiCuSil三种不同钎料对C/C复合材料管和Ti进行活性钎焊时，在靠近C/C复合材料一侧均优先沉淀形成了一层脆性中间相TiCu。在采用AgCuTi钎料钎焊C/C复合材料与Nb金属时，在靠近C/C一侧会形成一层连续TiCu脆性化合物，影响接头性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于电泳沉积SiC纳米线的碳碳复合材料与金属的钎焊连接方法，解决采用活性钎料钎焊连接C/C复合材料与金属时，靠近C/C复合材料一侧出现连续脆性化合物降低接头强度的问题，在C/C复合材料表面沉积一层SiCNWs，其与钎料中的活性元素反应生成尺度极小的新相并析出，TiCu以之为形核质点以非均匀形核方式析出，从而使得原本连续的脆性TiCu化合物细化，改善接头的薄弱相，以提高接头强度。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

基于电泳沉积SiC纳米线的碳碳复合材料与金属的钎焊连接方法，按照下述步骤进行：

步骤1，以碳碳复合材料为负极置于含有SiC纳米线的悬浮液中，采用直流电进行电泳沉积，以使碳碳复合材料表面沉积SiC纳米线，在含有SiC纳米线的悬浮液中，SiC纳米线的浓度为0.4—0.7g/L，分散剂亚甲基二萘磺酸二钠的浓度为0.5—0.8g/L，硝酸铝的浓度为0.03—0.08g/L；

在步骤1中，铜板为正极，正极和负极的距离为10—20mm。

在步骤1中，SiC纳米线(即SiCNWs)的直径为100-500nm，长度为50-100μm，优选直径为200—300nm，长度为60—80μm。

在步骤1中，沉积电压为30—60V，沉积时间为5—60s，优选沉积电压为40—50V，沉积时间为10—40s。