碳结构与金属片组合体及其制成方法技术

本发明专利技术提供一种碳结构与金属片的焊接方法，包括将硬钎料设置至碳结构的表面、将该硬钎料及该碳结构进行硬钎焊、以及将金属片软钎焊至硬钎焊后的硬钎料的表面三个步骤。硬钎料与该碳结构进行硬钎焊后，硬钎料中如钛、铬、硅等活性元素会与该碳结构中碳元素发生化学反应，从而增强硬钎料与碳结构的结合强度。另外，由于金属片是在较低温的环境下软钎焊至硬钎料层，金属片不会被破坏而变软，同时也避免了裂纹的产生。本发明专利技术还提供一种碳结构与金属片的组合体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接方法，尤其涉及一种碳结构与金属片的焊接方法。
技术介绍
换向器通常包括多个换向片以及多个与对应的换向片电性连接的挂钩，挂钩用于 挂接线圈，以与该线圈电性连接。目前大部分换向器的换向片与挂钩由铜片一体冲压而制 成。由于碳刷的硬度与铜的硬度相差较大，碳刷工作过程中磨损较为严重。因此，有一种改 进是使用石墨片来代替上述铜换向片，这就涉及到该换向片与上述由铜制成的挂钩的连接 问题。现有技术中，通常是在石墨片表面电镀或者离子溅镀一个镍或铜金属层，然后再利用 锡等熔点低于450°C的软钎料将具有上述挂钩的铜片软钎焊（Soldering)至该金属层。然 而，由于上述金属层与石墨片之间不是通过冶金结合，两者间的连接并不牢固。现有技术 中，也有在石墨与具有上述挂钩的铜片之间夹设熔点高于450°C的硬钎料，然后将该石墨、 铜片以及硬钎料放置在高温中进行硬钎焊（Brazing)，直接将该铜片固定至该石墨。然而， 由于铜与石墨的膨胀系数相差较大，制成后石墨上会出现较多并且较大的裂纹，而且，经过 如此高温烘烤过的铜片会变软，不利于线圈的挂设。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种可克服上述技术问题的碳结构与金属片组合体及其制 成方法。 一种碳结构与金属片的组合体，包括碳结构、由硬钎料在该碳结构表面硬钎焊后 形成的硬钎料层、由软钎料在该硬钎料层表面软钎焊后形成的软钎料层、以及结合至该软 钎料层表面金属片。 -种碳结构与金属片的焊接方法，包括以下步骤：将硬钎料设置至碳结构的表面； 将该硬钎料及该碳结构进行硬钎焊；以及将金属片软钎焊至硬钎焊后的硬钎料的表面。 本专利技术的硬钎料与该碳结构进行硬钎焊后，硬钎料中如钛、铬、硅等活性元素会与 该碳结构中碳元素的会发生化学反应，从而增强硬钎料与碳结构的结合强度。另外，由于金 属片是在较低温的环境下软钎焊至硬钎料层，金属片不会被破坏而变软，同时也避免了裂 纹的产生。 为了能更进一步了解本专利技术的特征以及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细 说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制。 【附图说明】 图1是本专利技术较佳实施方式的碳结构与金属片的焊接方法的流程图。 图2是图1的流程图中第三个步骤的详细流程图。 图3是本专利技术较佳实施方式的碳结构与金属片的组合体的局部剖视结构示意图， 值得注意的是实际上各层的比例关系未必如图所示。 【具体实施方式】 toon] 下面结合附图，通过对本专利技术的【具体实施方式】详细描述，将使本专利技术的技术方案 及其他有益效果显而易见。附图仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制。附图 中显示的尺寸仅仅是为了便于清晰描述，而并不限定比例关系。 本专利技术第一实施方式的碳结构与金属片的焊接方法包括以下步骤： 步骤1 :将银铜钛（Ag，Cu，Ti)硬钎料，比如69%的银，27%的铜，4%的钛的银铜钛 硬钎料，通过网版丝印的方式印刷至该碳结构的表面，网版丝印过程中优选厚度为0. 5毫 米以下的聚脂丝网，以使得丝网在印刷钎料的过程中具有较佳的弹性。上述碳结构可以是 石墨、碳和石墨粉末的混合物等。 步骤2 :将上述设置有银铜钛硬钎料的碳结构放入真空度在1.0ΧΚΓ1帕至 4. ΟΧ ΚΓ2帕并且温度在800°C至900°C的真空炉中保温13至17分钟，然后冷却，以使银铜 钛硬钎料硬钎焊至碳结构。优选地，上述真空度在6. 0 X ΚΓ2帕，上述温度为850°C，上述保 温时间为15分钟。在上述设置有银铜钛硬钎料的碳结构放入真空炉后，优选地，真空炉从 室温以每分钟l〇°C的速度上升至850°C，然后再在该850°C的环境中保温15分钟。 步骤3 :将锡膏通过网版丝印的方式设置至由硬钎焊后的银铜钛硬钎料的表面， 即由银铜钛硬钎料硬钎焊后所形成的硬钎焊层的表面，网版丝印过程中优选厚度为1毫米 以下的不锈钢丝网，以保证丝网在印刷钎料的过程中的弹性。 步骤4 :将纯铜片覆盖至上述锡膏表面。 步骤5 :将该硬钎焊后的碳结构、锡膏以及纯铜片放置在250°C至300°C的环境中2 至4分钟后冷却，以使纯铜片通过以锡膏为软钎料的软钎焊方式结合至硬钎焊后的银铜钛 硬钎料的表面。 本专利技术第二实施方式的碳结构与金属片的焊接方法包括以下步骤： 步骤1 :将美国焊接协会（American Welding Society, AWS)规定的BNi2型硬钎 料通过喷射的方式均勻喷射至该碳结构的表面。上述碳结构可以是石墨、碳和石墨粉末的 混合物等。 步骤2 :将上述设置有BNi2硬钎料的碳结构放入真空度在2. 0 X 10_2帕至8 X 10_3 帕并且温度为1050°C至1150°C的真空炉中保温25至35分钟，然后冷却，以使BNi2硬钎料 硬钎焊至碳结构。优选地，上述真空度在1.0ΧΚΓ 2帕，上述温度为1KKTC，上述保温时间 为30分钟。在上述设置有BNi2硬钎料的碳结构放入真空炉后，优选地，真空炉从室温以每 分钟15°C的速度上升至1100°C，然后再在该1100°C的环境中保温30分钟。 步骤3 :将锡铋（Sn，Bi)浆料，比如含42%的锡及58%的铋的锡铋浆料（Sn-58Bi)， 通过网版丝印的方式设置至由BNi 2硬钎料硬钎焊后所形成的硬钎焊层的表面，网版丝印过 程中优选孔径为1毫米以下的不锈钢丝网，以保证丝网在印刷钎料的过程中的弹性。 步骤4 :将青铜片覆盖至上述锡铋浆料表面。 步骤5 :将该硬钎焊后的碳结构、锡铋浆料以及青铜片放置在150°C至250°C的环 境中4至6分钟后冷却，以使青铜片通过以锡铋浆料为软钎料的软钎焊方式结合至硬钎焊 后的8附 2硬钎料的表面。 本专利技术第三实施方式的碳结构与金属片的焊接方法包括以下步骤： 步骤1 :将钛锆铜镍（Ti，Zr，Cu，Ni)硬钎料，比如含40%的钛，20%的锆，20%的铜， 20%的镍的钛锆铜镍硬钎料，均匀晒在该碳结构的表面。该碳结构可为环状的石墨片。 步骤2 :将上述设置有钛锆铜镍硬钎料的碳结构放入真空度在1.0ΧΚΓ2帕至 3X ΚΓ3帕并且温度为900°C至1000°C的真空炉中保温20至30分钟，然后冷却，以使钛锆 铜镍钎料硬钎焊至碳结构。优选地，上述真空度在8 X 1(Γ3帕，上述温度为950°C，上述保温 时间为20分钟。在上述设置有钛锆铜镍钎料的碳结构放入真空炉后，优选地，真空炉从室 温以每分钟15°C的速度上升至950°C，然后再在该950°C的环境中保温20分钟。 步骤3 :将同为环状的锡铜（Sn，Cu)焊片，比如含98%的锡及2%的铜的锡铜焊片 (Sn-2Cu)，覆盖至由钛锆铜镍硬钎料硬钎焊后所形成的硬钎焊层的表面。 步骤4 :将银片覆盖至上述锡铜焊片表面。 步骤5 :将该硬钎焊后的碳结构、锡铜焊片以及银片放置在300°C至350°C的环境 中7至10分钟后冷却，以使银片通过以锡铜片焊片为软钎料的软钎焊方式结合至硬钎焊后 的钛锆铜镍硬钎料的表面。 本专利技术第四实施方式的碳结构与金属片的焊接方法包括以下步骤： 步骤1 :将AWS规定的8附5硬钎料通本文档来自技高网...

【技术保护点】
碳结构与金属片的焊接方法，包括以下步骤：将硬钎料设置至碳结构的表面；将该硬钎料及该碳结构进行硬钎焊；以及将金属片软钎焊至硬钎焊后的硬钎料的表面。

【技术特征摘要】
1. 碳结构与金属片的焊接方法，包括以下步骤： 将硬钎料设置至碳结构的表面； 将该硬钎料及该碳结构进行硬钎焊；以及 将金属片软钎焊至硬钎焊后的硬钎料的表面。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，选用石墨为该碳结构。3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在将硬钎料设置至碳结构的表面之前， 还包括步骤：清洗该碳结构与该硬钎料接触的表面。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，将硬钎料设置至碳结构的表面包括通过网 版丝印的方式将该硬钎料设置至该碳结构的表面。5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，将硬钎料设置至碳结构的表面包括采用厚 度在0. 5毫米以下的聚脂丝网进行网版丝印。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，将硬钎料设置至碳结构的表面包括通过喷 射或喷晒的方式将该硬钎料设置至该碳结构的表面。7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，将该硬钎料及该碳结构进行硬钎焊包括将 该硬钎料及该碳结构被放置在真空度在1. 〇 X ΚΓ1帕以上，温度为800°C以上的环境中而进 行硬钎焊。8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，将该硬钎料及该碳结构进行硬钎焊包括将 该硬钎料及该碳结构所处的环境以每分钟10至20度上升至所需的温度。9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，将该硬钎料及该碳结构进行硬钎焊包括将 该硬钎料及该碳结构被放置在温度为800°C以上的气氛保护炉中进行硬钎焊。10. 如权利要求9所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建军，邹志平，郑宗晖，杜志恒，
申请(专利权)人：深圳联合焊接材料有限公司，德昌电机深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44