[发明专利]一种具有三维网状分布的TiB晶须增强的陶瓷/金属接头制备方法

摘要

一种具有三维网状分布的TiB晶须增强的陶瓷/金属接头制备方法，它涉及一种陶瓷与金属的钎焊连接方法。本发明旨在解决现有陶瓷与金属钎焊接头残余应力大，强度低的问题。本发明方法：在泡沫铜表面化学镀镍硼合金，然后将其与钎料箔片一起作为复合中间层置于被焊陶瓷和金属之间，组成待焊件，放入真空烧结炉中焊接，即完成陶瓷与金属的连接。本发明通过在泡沫铜表面制备镍硼合金镀层的方法引入三维硼源，使TiB晶须在焊缝中呈三维网状分布，更加有效地缓解接头应力，增加接头韧性，从而提高接头强度。本方法得到的接头强度可高达80～165Mpa，比普通钎焊陶瓷‑金属接头提高20～80％。本发明应用于航空航天，电子器件和新能源领域。

主权项

1.一种具有三维网状分布的TiB晶须增强的陶瓷/金属接头制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：一、泡沫铜表面化学镀Ni‑B合金1)化学镀前对泡沫铜进行预处理：首先在丙酮中超声清洗5～10min，然后用去离子水冲洗，之后浸泡于5vol.％的硝酸溶液0.5～3min活化表面，最后用去离子水冲洗；2)Ni‑B合金化学镀过程：将预处理好的泡沫铜吊挂于化学镀镍液中施镀，镀液温度90～97℃，施镀时间为20min～1.5h，施镀过程中加磁力搅拌以排除样品表面产生的气泡；其中，镀液的配方：NiCl₂·6H₂O：0.1mol/L，(CH₂)₂(NH₂)₂：0.9mol/L，NaOH：0.98mol/L，PbCl₂：4.3×10^‑5mol/L，NaBH₄：0.013mol/L；泡沫铜是开孔泡沫铜，泡沫铜孔洞大小为30μm～1mm，孔隙率为60％～95％，厚度为50～300μm；二、焊接样品前处理分别对陶瓷基体焊接样品和金属基体焊接样品进行前处理；其中，陶瓷基体焊接样品用2000#的金刚石砂盘对其表面进行打磨，浸入丙酮中超声清洗5min，取出烘干；金属基体焊接样品采用800#、1000#、1200#砂纸逐级打磨表面，浸入丙酮中超声清洗5min，取出烘干；钎料箔片浸入丙酮中超声清洗5min，取出烘干；三、陶瓷与金属的焊接将待焊陶瓷、金属、镀Ni‑B泡沫铜、钎料箔片组装成焊件；组装顺序为：陶瓷基体/钎料箔片/镀Ni‑B泡沫铜/钎料箔片/金属基体，将待焊件置于真空钎焊炉中，施加2～5kPa压力，抽真空低于1×10^‑3Pa，然后以10℃/min的速度升温至700℃，保温10min，再以5℃/min的速度升温至钎焊温度，保温5～20min；然后以10℃/min的速度降温至500℃，最后随炉冷却至室温，即完成所述的具有三维网状分布的TiB晶须增强的陶瓷/金属接头制备。