[发明专利]用于扩散接合的方法及为此具有压力变化的设备

说明书

本发明涉及一种用于借助第一冲头和第二冲头(11，13)进行扩散接合的方法，其中在这两个冲头(11，13)之间布置板状的接合件(21，22)。为了进行扩散接合而借助于该第一冲头和/或该第二冲头(11，13)将压力施加到这些接合件(21，22)上。附加地还引入该压力的变化。根据本发明提出，藉由该第一冲头(11)施加该压力和该压力变化，而该第二冲头(13)可以被实施成刚性的。此外，本发明涉及一种用于实施该方法的设备。

本发明涉及一种用于扩散接合的方法，在该方法中使用第一冲头和第二冲头。在该第一冲头与该第二冲头之间布置至少两个板状的接合件，该至少两个接合件具有处于该至少两个接合件之间的接合平面。此外，为了进行扩散接合而借助于第一冲头和/或第二冲头将压力大体上与接合平面垂直地施加到该至少两个接合件上。附加地提出的是，针对压力施加压力变化。

此外，本发明涉及一种用于扩散接合、尤其用于执行扩散接合方法的设备。该设备具有第一冲头和第二冲头，其中能够在第一冲头与第二冲头之间布置有至少两个板状的接合件，该至少两个接合件具有位于该至少两个接合件之间的接合平面。设置有压力产生装置，该压力产生装置借助于该第一冲头和/或该第二冲头将压力大体上与接合平面垂直地施加到该至少两个接合件上。压力产生装置也被设计为用于改变压力。

在进行扩散接合时，两个要连接的、在大多数情况下被实施成板状的构件彼此叠置。这两个板状的接合件的接触面被称为接合平面。原则上，接合件也可以被称半成品或类似物。为了在这两个接合件之间建立连接，在大多数情况下将压力大体上与接合平面垂直地施加到这两个接合件上。在理想情况下，在接合平面处产生这两个接合构件之间的连接，这两个接合构件具有与基础材料相似或相同的特性。

扩散接合不仅可以用两个接合件、而且还可以用多个堆叠状地布置的接合件来实施。于是结果得到类似复合材料的结构。

为了实施常用的扩散接合方法，在大多数情况下将该至少两个接合件布置在两个冲头上或者布置在其之间。藉由压力产生装置使这两个冲头朝向彼此移动，从而使得在理想情况下将压力大体上与接合平面垂直地施加到接合构件上。这于是实现扩散接合，从而使得在这两个接合构件之间的接合平面处产生类似焊缝的连接。

扩散接合方法早已为人所知大约50年之久。随着时间的推移，已经提出了关于扩散接合期间发生的确切的特性和转化的各种理论。

常见的理论将扩散接合划分成三个阶段过程。

在这些阶段中的第一阶段，借助压紧压力通过塑性变形减少或消除这两个接合件在接合平面处的表面上的微观变形。在此假设：初始的点状接触部位由于塑性变形而增大到直到形成大体上连续的接触面。材料中的局部应力低于屈服应力，从而有利于形成理想的表面。在接合平面中的接合构件上在大多数情况下还存在氧化层。这些氧化层是进行扩散接合的障碍。此外，在第一阶段，还假设这些氧化层在塑性变形期间裂开并且作为粗块仍然存在于表面上，然而不再是连续的。

在时间上与第一阶段并行地，已经在平坦的部位处发生受扩散控制的蠕变过程，该蠕变过程附加地促使增大接触界面并且因此促使闭合现有的空腔。

在最后的阶段假设由于体积扩散而留下的间隙是闭合的或者最后被闭合。通过另外的改型和扩散过程消除之前位于接合平面中的界面，并且产生这两个接合件之间的连接(该连接也被称为焊接连接)。在此，部分地也存在再结晶区域。

成功执行扩散接合方法所必需的一个要点是上述氧化层的破裂。虽然这也可以通过纯压力以及对应的改型过程来完成，但也已知通过改变压力可以改善氧化层的破裂。

与之相关的方法例如在CN 105 689 884A中进行了说明。在此，藉由第一冲头将基础压力施加到接合件上。藉由另一个冲头借助于超声波工具头来引入轴向振动。这应引起足够的压力变化。

从JPS 61229485 A已知一种类似的方法。在此也藉由与实际的冲头相对的超声波工具头来引入压力变化。此外，从该文献已知的是，通过将输出压力提高到一定的压力起，压力变化被叠加并且不再能够在接合件处被测量到。