一种石英与可伐合金钎焊用铟基活性钎料及钎焊工艺制造技术

本发明专利技术是一种石英与可伐合金钎焊用铟基活性钎料及钎焊工艺，该钎料的化学成分及重量百分比为：Ag 20.0～25.0％，Ti 1.5～4.5％，余量为In。本发明专利技术钎料中以In和Ag作为基体，以Ti作为活性元素，能够实现对石英玻璃及可伐合金的良好润湿，且利用钎料的高塑性、低硬度特性，避免钎料在接头残余应力的作用下从石英上剥离。利用该钎料，在650℃下可以实现直径超过100mm的大尺寸石英窗体与可伐合金法兰之间的焊接。

A kind of indium based active solder for brazing quartz and Kovar alloy and its brazing process

【技术实现步骤摘要】
一种石英与可伐合金钎焊用铟基活性钎料及钎焊工艺
本专利技术是一种石英与可伐合金钎焊用铟基活性钎料及钎焊工艺，属于陶瓷连接

技术介绍
石英玻璃具有密度低、热膨胀系数小、优良的介电性能，以及较高的机械强度和耐热温度，优良的抗热冲击性、抗腐蚀性，从而使其在光学和光电子器件、微波介电材料及耐火材料等高
中得到广泛应用。20世纪50～60年代，熔石英陶瓷材料在导弹-介电防热天线窗上得到了应用，70～80年代，美国通用公司研制了三维编制的石英复合材料，并在导弹天线罩上进行了应用。国内近些年也将熔石英等透波良好的材料应用于导弹天线罩的研制。由于石英的热膨胀系数非常低(0.5×10-6/K)，与金属的钎焊连接接头中对存在很大的残余热应力，严重时会导致接头直接开裂，这种现象在大尺寸零件连接制备中尤为明显，因此，为了降低接头中残余应力，需要选用塑性优良的钎料。另外，常规钎料对石英不润湿，为了连接石英自身或石英与金属，需要在钎料中添加适量的活性元素，利用高温下活性元素与石英之间的反应来促进钎料的润湿。国内较多采用中温活性钎料钎焊石英玻璃与金属，如文献报道分别采用活性钎料AgCuTi和TiZrNiCu对SiO2陶瓷和TC4钛合金进行了钎焊连接，两种钎料均能够实现SiO2陶瓷和TC4钛合金的连接。当钎焊温度为880℃和保温时间为5min时，SiO2/TiZrNiCu/TC4接头的最高抗剪强度为23MPa；当钎焊温度为900℃和保温时间为5min时，SiO2/AgCuTi/TC4接头的最高抗剪强度为27MPa(刘多，张丽霞，何鹏，冯吉才.SiO2玻璃陶瓷与TC4钛合金的活性钎焊，焊接学报，2009，30(2)：117-120)。从国内外文献报道的研究结果来看，石英与金属的钎焊用钎料大多选择为Ag-Cu-Ti体系钎料，焊接温度通常超过850℃，且钎料屈服强度高，难以有效缓解大尺寸接头中残余热应力(A.Guedes,A.Pinto,M.Vieira,etal.Theeffectofbrazingtemperatureonthetitanium/glass-ceramicbonding.Journalofmaterialsprocessingtechnology,1999:102-106.H.B.Liu,L.X.Zhang,L.Z.Wu,etal.VacuumbrazingofSiO2glassceramicandTi-6Al-4ValloyusingAgCuTifillerfoil.MaterialsScienceandEngineeringA,2008,498:321-326.)在专利方面，极少有专门针对石英玻璃与金属连接用的低温活性钎料，研究大多应用于电子领域。从钎料成分角度来看，多数专利技术钎料中含有易挥发元素Zn等，无法采用真空钎焊方法进行零件的连接。
技术实现思路
本专利技术正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种石英与可伐合金钎焊用铟基活性钎料及钎焊工艺，其目的是实现石英与可伐合金的真空钎焊。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术技术方案提代了一种石英与可伐合金钎焊用铟基活性钎料，其特征在于：该钎料的化学成分及重量百分比为：Ag20.0～25.0％，Ti1.5～4.5％，余量为In。在一种实施中，该钎料的化学成分及重量百分比为：Ag24.0％，Ti2.0％，In74.0％。在一种实施中，该钎料的化学成分及重量百分比为：Ag22.0％、Ti1.5％、In76.5％本专利技术技术方案还提供了一种采用上述石英与可伐合金钎焊用铟基活性钎料的钎焊工艺，该工艺为真空钎焊，钎焊温度为650℃～700℃，保温时间为5～30min，降温冷却速度为3℃～5℃/min。在一种实施中，钎焊温度为650℃，保温时间为10min，降温冷却速度为5℃/min。在一种实施中，钎焊温度为700℃，保温时间为10min，降温冷却速度为4℃/min。在一种实施中，完成焊接后，工件随炉冷却至常温出炉。在一种实施中，钎焊工艺中，待焊工件为石英窗体与可伐合金焊接法兰，焊接尺寸为100mm。本专利技术技术方案的优点是：(1)钎料基体由In和Ag两种元素组成，In和Ag的比例约为3:1，是较为理想的比例。如果Ag含量增加，钎料的基体脆性会增大、塑性下降，极易在石英表面形成内聚型开裂；如果In含量增加，钎料的熔点会进一步降低，导致接头强度及耐温能力同时下降。(2)在In-Ag基体中加入活性元素Ti，能够促进钎料对石英及可伐合金的润湿及界面反应，Ti含量控制在1.5％～4.5％，在保证钎料活性的前提下不过度增加钎料的脆性，使得焊料能够制备成丝或片满足使用要求。(3)采用本专利技术的In-Ag-Ti钎料可在650℃～750℃之间对石英与可伐合金异种材料进行钎焊，利用钎料自身塑性好、硬度低的特性能够有效缓解接头残余热应力，配合焊后缓冷工艺，可有效连接直径超过100mm的大尺寸石英窗体与可伐合金法兰。接头室温剪切强度达到40～50MPa具体实施方式以下将结合实施例对本专利技术技术方案作进一步地详述：实施例一：(1)配制钎料：用金属原材料按成分进行配料，本实施例设计的钎料成分及重量百分为：Ag24.0％、Ti2.0％、In74.0％，按比例对各单质元素进行称量，之后混合；(2)在充氩箱中对混合金属进行电弧熔炼，熔炼次数不少于5次，每熔炼1次均进行翻转，得到钎料合金锭；(3)利用线切割方法将钎料合金锭加工成合适的尺寸；(4)将石英窗体与可伐合金法兰装配后，在被焊区填加足量的钎料，之后平放置入真空炉中进行钎焊，钎焊规范为650℃/10min，降温冷却速度为5℃/min，待炉温冷至400℃以下时随炉冷却，炉温冷至常温时出炉。实施例二：(1)配制钎料：用金属原材料按成分进行配料，本实施例设计的钎料成分及重量百分为：Ag22.0％、Ti1.5％、In76.5％，按比例对各单质元素进行称量，之后混合；(2)在充氩箱中对混合金属进行电弧熔炼，熔炼次数不少于5次，每熔炼1次均进行翻转，得到钎料合金锭；(3)利用轧制成薄片再裁剪的方法将钎料加工成合适的尺寸；(4)将石英窗体与可伐合金法兰装配后，在被焊区填加足量的钎料，之后平放置入真空炉中进行钎焊，钎焊规范为700℃/10min，降温冷却速度为4℃/min，待炉温冷至400℃以下时随炉冷却，炉温冷至常温时出炉。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石英与可伐合金钎焊用铟基活性钎料，其特征在于：该钎料的化学成分及重量百分比为：Ag 20.0～25.0％，Ti 1.5～4.5％，余量为In。/n

【技术特征摘要】
1.一种石英与可伐合金钎焊用铟基活性钎料，其特征在于：该钎料的化学成分及重量百分比为：Ag20.0～25.0％，Ti1.5～4.5％，余量为In。


2.根据权利要求1所述的石英与可伐合金钎焊用铟基活性钎料，其特征在于：该钎料的化学成分及重量百分比为：Ag24.0％，Ti2.0％，In74.0％。


3.根据权利要求1所述的石英与可伐合金钎焊用铟基活性钎料，其特征在于：该钎料的化学成分及重量百分比为：Ag22.0％、Ti1.5％、In76.5％。


4.用权利要求1所述石英与可伐合金钎焊用铟基活性钎料的钎焊工艺，其特征在于：该工艺为真空钎焊，钎焊温度为650℃～700℃，保温时间为5～30min，降温冷却速度为3℃～...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，尚泳来，邹文江，冯洪亮，熊华平，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11