[发明专利]表面改性辅助钎焊SiO2

说明书

表面改性辅助钎焊SiO₂‑BN与Invar合金的方法，涉及一种钎焊SiO₂‑BN与Invar合金的方法。目的是解决SiO₂‑BN陶瓷与Invar合金的钎焊连接时可靠性差的问题。方法：采用等离子体增强化学气相沉积法在SiO₂‑BN陶瓷母材表面原位垂直生长石墨烯，采用钎料对SiO₂‑BN陶瓷母材和Invar合金进行钎焊。本发明石墨烯在陶瓷基底直接原位生长出来可以保证石墨烯的完整结构，有较少的缺陷，陶瓷表面生长的石墨烯具有一定的化学活性，有助于提高接头的高温力学性能。本发明适用于钎焊SiO₂‑BN与Invar合金。

技术领域

本发明涉及一种钎焊SiO₂-BN与Invar合金的方法。

背景技术

陶瓷材料熔点较高，传统的熔焊方法很难使陶瓷熔化，无法实现与金属的连接。能量密度较高的激光束、电子束焊接可以使陶瓷局部熔化，但在快速的热循环下，陶瓷材料会因为自身较高的脆性而开裂。在目前已知的所有连接方法中，钎焊由于强度较高、工艺相对简单和对母材损害很小的优势成为连接SiO₂-BN陶瓷与Invar合金较为理想的方法之一。

SiO₂-BN陶瓷与Invar合金的连接难点主要体现在二者的物理性质方面，陶瓷材料线胀系数低，塑性差，熔点很高，多为分子键或者原子键结合，而Invar合金高温下线胀系数变化较大、塑性较好，为金属键结合，两种母材在这些方面的差异，导致了二者连接时在冷却过程中由于二者收缩程度的不同势必诱发残余热应力，这会大大降低钎焊接头的可靠性，使用含Ti钎料直接钎焊SiO₂-BN陶瓷与Invar合金钎焊后获得的接头的室温下的剪切强度仅为10～20MPa。

发明内容

本发明为了解决现有SiO₂-BN陶瓷与Invar合金的钎焊连接时可靠性差的问题，提出一种表面改性辅助钎焊SiO₂-BN与Invar合金的方法。

本发明表面改性辅助钎焊SiO₂-BN与Invar合金的方法按照以下步骤进行：采用等离子体增强化学气相沉积法在SiO₂-BN陶瓷母材表面原位垂直生长石墨烯，采用钎料对SiO₂-BN陶瓷母材和Invar合金进行钎焊，即完成；所述钎料为含Ti钎料。

所述采用等离子体增强化学气相沉积法在SiO₂-BN陶瓷母材表面原位垂直生长石墨烯的方法按照以下步骤进行：制备表面涂覆有催化剂纳米颗粒的SiO₂-BN陶瓷母材，然后置于PECVD工作台中，在生长温度为650-800℃、CH₄流量为10-30sccm、Ar流量为70-90sccm、混合气体总压强为700-1100Pa、射频生长时间为30-60min的条件下进行石墨烯生长；

所述表面涂覆有催化剂纳米颗粒的SiO₂-BN陶瓷母材的制备方法按照以下步骤进行：采用硝酸铜溶液作为催化剂旋涂在SiO₂-BN陶瓷表面，硝酸铜溶液为浓度0.1-1mol/L的Cu(NO₃)₂的异丙醇溶液；旋涂前将SiO₂-BN陶瓷表面进行打磨，打磨后进行超声清洗5-30min；旋涂后置于空气中晾置10-30min。

所述SiO₂-BN陶瓷母材表面原位垂直生长的石墨烯的层数为3～10层。

所述旋涂的具体工艺为：旋涂速度为100-500r/min，旋涂时间10-60s。