[发明专利]一种碳化硅陶瓷的钎焊方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅陶瓷的钎焊方法，包括如下步骤：将碳化硅陶瓷进行表面处理；采用气相沉积法在碳化硅陶瓷表面先沉积第一金属层，然后在第一金属层表面沉积第二金属层，得到沉积了双金属层的碳化硅陶瓷；其中，第一金属层的材料选自Ni、Ti、Fe或Zr中的一种；第二金属层的材料选自Al；将需要连接的碳化硅陶瓷放置于真空烧结炉中，然后在需要连接的碳化硅陶瓷之间放置纯Al箔，当炉内真空达到10^‑1Pa时开始加热，升温至600～800℃并保温10～60min；保温结束后随炉冷却至室温，得到钎焊连接后的碳化硅陶瓷。本发明提供的碳化硅陶瓷的钎焊方法，能提高铝基钎料对碳化硅材料的润湿性，并能降低钎焊温度，提高钎焊接头的结合强度。

技术领域

本发明涉及碳化硅陶瓷钎焊技术领域，具体涉及一种碳化硅陶瓷的钎焊方法。

背景技术

碳化硅陶瓷具有耐高温、耐磨损、导热性能好、耐腐蚀性能优良以及机械强度高等诸多优良性能，在核工业，航空航天，军事工业，汽车工业和电子工业等领域有广阔的应用前景。目前，碳化硅陶瓷的连接方法主要有机械连接、粘接、活性金属扩散焊和金属钎焊等，其中采用铝基钎料进行的钎焊由于接头内应力小、热疲劳性能以及操作成本低等优势成为碳化硅陶瓷之间连接的一种重要方式。

由于金属铝液对碳化硅陶瓷表面的润湿性较差，导致铝钎焊碳化硅陶瓷的钎焊接头结合强度较低，而提高钎焊温度又会加剧铝与碳化硅陶瓷的反应，生成脆性反应相Al₄C₃从而腐蚀陶瓷基材。传统的改善铝钎焊的方法主要是向Al基钎料中添加Si、Mg等活性元素，能够一定程度抑制铝与碳化硅之间的界面化学反应，但对润湿性的改善并不明显。

鉴于此，有必要提供一种新的钎焊方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种碳化硅陶瓷的钎焊方法，能提高铝基钎料对碳化硅材料的润湿性，并能降低钎焊温度，提高钎焊接头的结合强度。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种碳化硅陶瓷的钎焊方法，包括如下步骤：

步骤S1，将碳化硅陶瓷进行表面处理；

步骤S2，采用气相沉积法在碳化硅陶瓷表面先沉积第一金属层，然后在第一金属层表面沉积第二金属层，得到沉积了双金属层的碳化硅陶瓷；

其中，第一金属层的材料选自Ni、Ti、Fe或Zr中的一种；第二金属层的材料选自Al；

步骤S3，钎焊：将需要连接的碳化硅陶瓷放置于真空烧结炉中，使连接面的双金属层相对设置；然后在需要连接的碳化硅陶瓷之间放置纯Al箔，施加0.01-0.05MPa的作用力使需要连接的碳化硅陶瓷及Al箔固定；当炉内真空达到10^-1Pa时开始加热，升温至600～800℃并保温10～60min；保温结束后随炉冷却至室温，得到钎焊连接后的碳化硅陶瓷。

进一步地，第一金属层的厚度为0.1～5μm，第二金属层的厚度为0.1～1μm。

进一步地，步骤S3中，Al箔的厚度为10～70μm。

进一步地，步骤S1的表面处理工艺包括：

将碳化硅陶瓷表面打磨至平整，然后采用金刚石研磨膏进行机械抛光处理至表面光亮；

在丙酮溶液中进行超声清洗去除表面油污；

将碳化硅陶瓷放置于烘箱中，加热至80～120℃，保温60-100min进行干燥处理。

进一步地，采用400目、800目或1000目的砂纸在金相研磨机上进行金相打磨至表面平整；然后采用粒度为1μm的金刚石研磨膏进行机械抛光处理至表面光亮。

进一步地，所述气相沉积法为真空磁控溅射法、真空蒸镀法或离子镀法。