一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法及其应用技术

一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法及其应用，本发明专利技术涉及一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法及其应用。本发明专利技术是要解决现有膏状玻璃料连接铝基复合材料产生气孔多、引入杂质及强度难以保证，玻璃粉造粒工艺复杂的问题。烧结方法：根据待焊试件的形状设计模具，将低温玻璃粉装入模腔内，在恒压块的作用下，在高于该低温玻璃粉软化点20～40℃的条件下进行烧结，得到玻璃焊料片。应用方法：将玻璃焊料片装配在待焊试件中间，置于焊接专用工装中，然后转移到大气烧结炉中进行烧结，烧结完成后中间形成低温玻璃焊料层，即得到焊接后的试件。本发明专利技术用于高体积分数铝基复合材料之间的连接或高体积分数铝基复合材料与玻璃的连接。

A method of sintering low temperature glass solder and its application

【技术实现步骤摘要】
一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法及其应用
本专利技术涉及一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法及其应用。
技术介绍
铝基复合材料作为近年来研究最热的复合材料之一，尤其是颗粒增强铝基复合材料(包括高硅铝、碳硅铝)，目前该材料制备工艺已相对成熟，铝基复合材料具有低膨胀系数、导热率高、重量轻等优点，广泛应用于电子封装、航空航天、军工装备、汽车及体育用品等领域，但由于增强相碳化硅或硅颗粒，属于非金属相，给其焊接带来巨大困难。国内外学者对其进行了熔化焊、钎焊等系列研究，熔化焊一直存在界面反应问题，钎焊一般需要在真空炉中进行，甚至还需对铝基复合材料表面合金化才能焊接，焊接工艺复杂。有人采用膏状低温玻璃钎料对其进行焊接，但气孔缺陷、杂质的引入以及强度难以保证，若采用玻璃粉造粒工艺，则使焊接工艺复杂，引入杂质也是不可避免。而采用低温玻璃焊料片，则可解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有膏状玻璃料连接铝基复合材料产生气孔多、引入杂质及强度难以保证，玻璃粉造粒工艺复杂的问题，而提供一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法及其应用。本专利技术的一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法具体是按以下步骤进行：根据待焊试件的形状设计模具，模具采用不锈钢材质，将低温玻璃粉装入模腔内，在恒压块的作用下，在高于该低温玻璃粉软化点20～40℃的条件下进行烧结，得到玻璃焊料片。本专利技术的一种玻璃焊料片用于高体积分数铝基复合材料之间的连接或高体积分数铝基复合材料与玻璃的连接；具体按以下步骤进行：将玻璃焊料片装配在待焊试件中间，置于焊接专用工装中，然后转移到大气烧结炉中进行烧结，烧结过程中，压力保持在5～10KPa，烧结完成后中间形成低温玻璃焊料层，即得到焊接后的试件；所述低温玻璃焊料层的厚度小于100μm；所述高体积分数铝基复合材料中增强相的体积分数为55～70％。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用了独创的低温玻璃焊料片烧结技术对铝基复合材料材料进行焊接，根据不同的被连接材料(高硅铝和铝基复合材料)，采用相应软化温度和线膨胀系数的低温玻璃粉以及工艺参数，利用专用模具和工装，实现铝基复合材料自身或者铝基复合材料与玻璃的连接。这样不但避免了铝基复合材料金属钎料的真空环境钎焊，而且可以防止常规膏状钎料涂抹不匀、引入杂质、气孔多、强度不好保证等缺点，且本工艺玻璃粉不需要造粒，简单高效，可以得到致密、无气孔、强度高的低温玻璃焊料钎缝，对于封接件气密性可以达到相关标准要求。附图说明图1为模具的结构示意图；图2为实施例一得到的玻璃焊料片的实物图；图3为焊接专用工装的装配示意图；图4为实施例一采用低温玻璃焊接高硅铝连接接头的金相照片；图5为实施例一采用低温玻璃焊接高硅铝连接的扫描电镜图；图6为实施例一采用低温玻璃焊接高硅铝连接的剪切断口图。具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一：本实施方式一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法具体是按以下步骤进行：根据待焊试件的形状设计模具，模具采用不锈钢材质，将低温玻璃粉装入模腔内，在恒压块的作用下，在高于该低温玻璃粉软化点20～40℃的条件下进行烧结，得到玻璃焊料片。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述模具由恒压块1、固定板2、定位销3、凸模4和凹模组件5组成；所述凸模4的型面与凹模组件5的型面相对应且形成模腔；所述固定板2横置在凸模4的上端面，并通过定位销3对凸模4和凹模组件5进行固定，所述固定板2的上端面设置恒压块1。其他与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述模具材质为0Cr18Ni9或其他奥氏体不锈钢。其他与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述低温玻璃粉为含铅低温玻璃、铋系无铅低温玻璃、磷系无铅低温玻璃或含膨胀系数调控相的复合玻璃粉。其他与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述低温玻璃粉的软化点为400℃～450℃，其焊接温度高于软化点50℃～100℃，热膨胀系数为(65～110)×10-7/℃。其他与具体实施方式一至四之一相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述玻璃焊料片的厚度为0.5～1.5mm。其他与具体实施方式一至五之一相同。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述烧结采用阶梯温度，先将温度从室温升至250～350℃，在温度为250～350℃的条件下保温10～60min，再将温度从250～350℃升至高于该低温玻璃粉软化点20～40℃，并在该温度下保温10～60min；其中升温速率低于5℃/min。其他与具体实施方式一至六之一相同。具体实施方式八：本实施方式玻璃焊料片用于高体积分数铝基复合材料之间的连接或高体积分数铝基复合材料与玻璃的连接；具体按以下步骤进行：将玻璃焊料片装配在待焊试件中间，置于焊接专用工装中，然后转移到大气烧结炉中进行烧结，烧结过程中，压力保持在5～10KPa，烧结完成后中间形成低温玻璃焊料层，即得到焊接后的试件；所述低温玻璃焊料层的厚度小于100μm；所述高体积分数铝基复合材料中增强相的体积分数为55～70％。本实施方式玻璃焊料片融化润湿母材并向四周铺展，铺展过程中，周围空气被排出，可以得到致密、强度高、无气孔的低温玻璃焊料层。本实施方式所述低温玻璃焊料层的厚度小于100μm，可以避免低温玻璃焊料层开裂。本实施方式可以通过调整玻璃成分适用于其它体积分数铝基复合材料(以及铝合金)与玻璃的连接。具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是：玻璃焊料片用于航空、航天、舰船或地面的相控阵雷达T/R管壳用铝基复合材料的封装。其他与具体实施方式八相同。具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八或九不同的是：所述烧结采用阶梯温度，先将温度从室温升至250～350℃，在温度为250～350℃的条件下保温10～60min，再将温度从250～350℃升至高于玻璃焊料片软化点50℃～100℃，并在该温度下保温10～60min；再从高于玻璃焊料片软化点50℃～100℃降至250～350℃，随炉冷却至100℃取出；其中升温速率低于5℃/min，降温速率低于5℃/min。其他与具体实施方式八或九相同。具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式八至十之一不同的是：所述焊接专用工装由恒力压块6和石墨垫板7组成；待焊试件置于两层石墨垫板7之间，所述恒力压块6设置在上层石墨垫板7的上端面。其他与具体实施方式八至十之一相同。采用以下实施例验证本专利技术有益效果：实施例一：本实施例用一种铋系低温玻璃焊接高硅铝的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法，其特征在于烧结制备低温玻璃焊料片的方法具体是按以下步骤进行：/n根据待焊试件的形状设计模具，模具采用不锈钢材质，将低温玻璃粉装入模腔内，在恒压块的作用下，在高于该低温玻璃粉软化点20～40℃的条件下进行烧结，得到玻璃焊料片。/n

【技术特征摘要】
1.一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法，其特征在于烧结制备低温玻璃焊料片的方法具体是按以下步骤进行：
根据待焊试件的形状设计模具，模具采用不锈钢材质，将低温玻璃粉装入模腔内，在恒压块的作用下，在高于该低温玻璃粉软化点20～40℃的条件下进行烧结，得到玻璃焊料片。


2.根据权利要求1所述的一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法，其特征在于所述模具由恒压块(1)、固定板(2)、定位销(3)、凸模(4)和凹模组件(5)组成；所述凸模(4)的型面与凹模组件(5)的型面相对应且形成模腔；所述固定板(2)横置在凸模(4)的上端面，并通过定位销(3)对凸模(4)和凹模组件(5)进行固定，所述固定板(2)的上端面设置恒压块(1)。


3.根据权利要求1所述的一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法，其特征在于所述模具材质为0Cr18Ni9或其他奥氏体不锈钢。


4.根据权利要求1所述的一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法，其特征在于所述低温玻璃粉为含铅低温玻璃、铋系无铅低温玻璃、磷系无铅低温玻璃或含膨胀系数调控相的复合玻璃粉。


5.根据权利要求1所述的一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法，其特征在于所述低温玻璃粉的软化点为400℃～450℃，其焊接温度高于软化点50℃～100℃，热膨胀系数为(65～110)×10-7/℃。


6.根据权利要求1所述的一种烧结制备低温玻璃焊料片的方法，其特征在于所述玻璃焊料片的厚度为0.5～1.5mm。


7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振江，牛济泰，楚军龙，高增，
申请(专利权)人：河南理工大学，河南晶泰航空航天高新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41