一种以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法技术

一种以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法，本发明专利技术涉及一种用于陶瓷材料的快速电阻钎焊方法。解决传统钎焊的焊接效率低，成本高，对温度敏感的母材损伤大的问题。方法：一、预处理并装配；二、以碳材料中间层为热源进行电阻钎焊。本发明专利技术用于以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊。快速电阻钎焊。快速电阻钎焊。

【技术实现步骤摘要】
一种以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法


[0001]本专利技术涉及一种用于陶瓷材料的快速电阻钎焊方法。

技术介绍

[0002]由于陶瓷熔点高，熔焊的方法难以将其连接。钎焊作为一种常用的连接手段，由于母材不熔化，仅钎料熔化的特点，常用于陶瓷的连接或陶瓷与金属的连接。目前，常规的钎焊方法往往在马弗炉或真空钎焊炉中进行，主要利用热辐射进行焊接，功率通常为几千瓦至几十千瓦，这种方式用于焊接的能量较少，大部分能量耗散到环境中，因此升降温速率低(5℃/min～20℃/min)，导致设备占用时间长，焊接效率低，且不利于节能减排，能耗较高，严重制约了钎焊在工业领域的大规模应用。
[0003]且传统炉中钎焊时，母材与接头部位温度一致，陶瓷整体处于较高温度下，对温度敏感的母材损伤大。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决传统钎焊的焊接效率低，成本高，对温度敏感的母材损伤大的问题，而提供一种以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法。
[0005]一种以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法，它是按以下步骤进行：
[0006]一、预处理并装配：
[0007]对待焊母材进行预处理，然后按照母材/钎料箔/碳材料中间层/钎料箔/母材结构装配为三明治结构，得到待焊件；
[0008]二、以碳材料中间层为热源进行电阻钎焊：
[0009]将碳材料中间层的两端分别接直流电源的正极与负极，然后将待焊件放入真空环境或保护气氛中，在恒流源电流为1A～500A的条件下，将直流电通入碳材料中间层，碳材料中间层的温度达到600℃～2500℃，在碳材料中间层温度为600℃～2500℃的条件下，保温0.01s～300s，最后关闭电源使焊件随炉冷却，即完成以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法。
[0010]本专利技术的有益效果是：
[0011]1、本专利技术有助于减小对母材的损伤，有助于高热敏性元件的连接。中间层为热源时，陶瓷为非平衡加热，热量集中于接头部位。靠近中间层侧的母材温度较高，为母材热端；相反，远离中间层侧为冷端。本专利技术降低了母材整体热输入，有助于防止母材热输入过大，对温度敏感材料的焊接有重要意义。
[0012]2、本专利技术能够实现钎焊接头的组织调控，抑制晶粒生长。本专利技术的中间层热源能以20℃/s～600℃/s的速度冷却。在其他条件不变的前提下，加快降温速度能使热输入减小，产生较大的过冷度，从而抑制晶粒在高温下过度长大，抑制晶粒生长。
[0013]3、本专利技术有助于降低生产成本，降低能耗。本专利技术主要利用碳材料中间层的电阻热进行钎焊，功率低，如实施例一的功率低于500W，能源利用率显著提高。
[0014]4、本专利技术有助于提高生产效率。如实施例一碳布中间层的升温速率大于1200℃/s，保温时间为40s，碳布中间层的降温速率为20℃/s～600℃/s。因此，碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法能降低设备占用时间，提高焊接效率，有助于工业大规模应用。
[0015]本专利技术用于一种以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法。
附图说明
[0016]图1为实施例一以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊示意图，1为正极，2为负极，3为陶瓷压块，4为母材，5为碳材料中间层，6为钎料箔，7为底座；
[0017]图2为实施例一制备的SiC陶瓷电阻钎焊件的接头数码照片。
具体实施方式
[0018]具体实施方式一：本实施方式一种以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法，它是按以下步骤进行：
[0019]一、预处理并装配：
[0020]对待焊母材进行预处理，然后按照母材/钎料箔/碳材料中间层/钎料箔/母材结构装配为三明治结构，得到待焊件；
[0021]二、以碳材料中间层为热源进行电阻钎焊：
[0022]将碳材料中间层的两端分别接直流电源的正极与负极，然后将待焊件放入真空环境或保护气氛中，在恒流源电流为1A～500A的条件下，将直流电通入碳材料中间层，碳材料中间层的温度达到600℃～2500℃，在碳材料中间层温度为600℃～2500℃的条件下，保温0.01s～300s，最后关闭电源使焊件随炉冷却，即完成以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法。
[0023]具体实施方式提出了一种以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法。导电的碳布、碳纸、碳毡、石墨烯、碳纳米管、碳纤维等材料一方面能够调控接头组织，另一方面可做为焊接热源。此外，由于这些导电碳材料能够以物理或化学的方式负载一些颗粒增强相，这些增强颗粒也能对组织有一定的调控作用。
[0024]本具体实施方式的有益效果是：
[0025]1、本具体实施方式有助于减小对母材的损伤，有助于高热敏性元件的连接。中间层为热源时，陶瓷为非平衡加热，热量集中于接头部位。靠近中间层侧的母材温度较高，为母材热端；相反，远离中间层侧为冷端。本具体实施方式降低了母材整体热输入，有助于防止母材热输入过大，对温度敏感材料的焊接有重要意义。
[0026]2、本具体实施方式能够实现钎焊接头的组织调控，抑制晶粒生长。本具体实施方式的中间层热源能以20℃/s～600℃/s的速度冷却。在其他条件不变的前提下，加快降温速度能使热输入减小，产生较大的过冷度，从而抑制晶粒在高温下过度长大，抑制晶粒生长。
[0027]3、本具体实施方式有助于降低生产成本，降低能耗。本具体实施方式主要利用碳材料中间层的电阻热进行钎焊，功率低，如实施例一的功率低于500W，能源利用率显著提高。
[0028]4、本具体实施方式有助于提高生产效率。如实施例一碳布中间层的升温速率大于1200℃/s，保温时间为40s，碳布中间层的降温速率为20℃/s～600℃/s。因此，碳材料中间
层为热源的快速电阻钎焊方法能降低设备占用时间，提高焊接效率，有助于工业大规模应用。
[0029]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的预处理具体是使用砂纸打磨，然后超声清洗。其它与具体实施方式一相同。
[0030]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：步骤一中所述的碳材料中间层为碳布、碳纸、碳毡、石墨烯膜、碳纳米管膜或碳纤维膜。其它与具体实施方式一或二相同。
[0031]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：步骤一中所述的碳材料中间层的面积大于钎焊接头的面积。其它与具体实施方式一至三相同。
[0032]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：步骤一中所述的待焊母材为Al2O3陶瓷、C/C复合陶瓷、SiC陶瓷、Si3N4陶瓷、Ti3SiC2陶瓷、SiO2陶瓷或ZrO2陶瓷。其它与具体实施方式一二至四相同。
[0033]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：步骤一中所述的钎料箔为AgCuTi钎料、AgCuInTi钎料、TiZrNiCu钎料、TiCu钎料、SnAgCu钎料、BNi2钎料或BNi5钎料。其它与具体实施方式一至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法，其特征在于它是按以下步骤进行：一、预处理并装配：对待焊母材进行预处理，然后按照母材/钎料箔/碳材料中间层/钎料箔/母材结构装配为三明治结构，得到待焊件；二、以碳材料中间层为热源进行电阻钎焊：将碳材料中间层的两端分别接直流电源的正极与负极，然后将待焊件放入真空环境或保护气氛中，在恒流源电流为1A～500A的条件下，将直流电通入碳材料中间层，碳材料中间层的温度达到600℃～2500℃，在碳材料中间层温度为600℃～2500℃的条件下，保温0.01s～300s，最后关闭电源使焊件随炉冷却，即完成以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法。2.根据权利要求1所述的一种以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法，其特征在于步骤一中所述的预处理具体是使用砂纸打磨，然后超声清洗。3.根据权利要求1所述的一种以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法，其特征在于步骤一中所述的碳材料中间层为碳布、碳纸、碳毡、石墨烯膜、碳纳米管膜或碳纤维膜。4.根据权利要求3所述的一种以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法，其特征在于步骤一中所述的碳材料中间层的面积大于钎焊接头的面积。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫耀天，张靖康，李培鑫，杨泰立，亓钧雷，曹健，冯吉才，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：