一种利用钴基阻隔层提升方钴矿热电器件中钎焊接头强度与长期服役性能的方法技术

一种利用钴基阻隔层提升方钴矿热电器件中钎焊接头强度与长期服役性能的方法，属于热电材料连接技术领域。为了解决现有的方钴矿与电极钎焊的长期服役性较差和钎焊接头强度低的问题。本发明专利技术在方钴矿和电极之间添加钴基阻隔层为钴和难熔金属，难熔金属熔点高、键能大、扩散激活能高，进而抑制了Sb元素穿过阻隔层向电极中的扩散，并且因此能灵活地调整钴基阻隔层成分使得阻隔层的热膨胀系数容易与方钴矿相匹配。并且阻隔层粉末与方钴矿粉末进行一体化热压烧结，粉末与粉末之间形成了参差交错的界面；能很好地缓解界面应力。本发明专利技术的阻隔层因为含有更少的晶界所以能更好地抑制Sb元素的扩散。本发明专利技术得到的方钴矿与电极的钎焊接头的抗剪强度达到33.6MPa。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热电材料连接，具体涉及提升方钴矿热电器件中钎焊接头强度与长期服役性能的方法。

技术介绍

1、热电器件是一种应用潜力巨大、能实现热能和电能相互转换的半导体能量转换器件。方钴矿热电器件的服役温度为300℃～600℃，是中温热电器件的代表。方钴矿热电器件在航天领域常用于深空探测，例如好奇者号火星探测器、卡西尼号土星探测器，都搭载了方钴矿热电器件，方钴矿热电器件将核反应堆产生的热量转换为电能，进而实现利用核能给飞行器长期供电。

2、方钴矿热电器件在制造过程中，需要电极和多个方钴矿热电腿进行钎焊，进而封装成器件。现有方钴矿与电极的钎焊技术存在两个问题。一是长期服役性能衰减，方钴矿热电器件常用于深空探测等需要长期服役的环境，方钴矿与电极之间持续的元素扩散，将导致界面反应层不断生长、接触电阻不断增大、热电性能不断衰减。二是钎焊接头强度低，方钴矿热电器件在服役过程中要经受反复的热冲击，方钴矿与电极将发生不同程度的膨胀与收缩，导致界面存在较大的应力，如果方钴矿与电极的钎焊结合强度不足，器件将产生裂纹甚至发生断路。

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【技术保护点】

1.一种利用钴基阻隔层提升方钴矿热电器件中钎焊接头强度与长期服役性能的方法，其特征在于：利用钴基阻隔层提升方钴矿热电器件中钎焊接头强度与长期服役性能的方法按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的利用钴基阻隔层提升方钴矿热电器件中钎焊接头强度与长期服役性能的方法，其特征在于：步骤一所述球磨步骤为：将钴粉、难熔金属粉末、研磨球、无水乙醇装入球磨罐，使无水乙醇刚好没过粉末和研磨球，然后在大气环境下球磨6～24h，球磨结束后放入干燥箱中干燥。

3.根据权利要求1所述的利用钴基阻隔层提升方钴矿热电器件中钎焊接头强度与长期服役性能的方法，其特征在于：步骤二所述方钴矿的化学式...

【技术特征摘要】

1.一种利用钴基阻隔层提升方钴矿热电器件中钎焊接头强度与长期服役性能的方法，其特征在于：利用钴基阻隔层提升方钴矿热电器件中钎焊接头强度与长期服役性能的方法按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的利用钴基阻隔层提升方钴矿热电器件中钎焊接头强度与长期服役性能的方法，其特征在于：步骤一所述球磨步骤为：将钴粉、难熔金属粉末、研磨球、无水乙醇装入球磨罐，使无水乙醇刚好没过粉末和研磨球，然后在大气环境下球磨6～24h，球磨结束后放入干燥箱中干燥。

3.根据权利要求1所述的利用钴基阻隔层提升方钴矿热电器件中钎焊接头强度与长期服役性能的方法，其特征在于：步骤二所述方钴矿的化学式为rxcoyfe4-ysb12，r为碱金属、碱土金属、稀土金属、第三主族元素中的一种或多种，0＜x≤1，0≤y≤4。

4.根据权利要求1所述的利用钴基阻隔层提升方钴矿热电器件中钎焊接头强度与长期服役性能的方法，其特征在于：步骤二所述一体化热压烧结步骤中加热速率为80～150℃/min，冷却速率为5～50℃/min。

5.根据权利要求1所述的利用钴基阻隔层提升方钴矿热电器件中钎焊接头强度与长期服役性能的方法，其特征在于：步骤二所述阻隔层粉末的质量为方钴矿粉末的5％～25％。

6.根据权利要求1所述的利用钴基阻隔层提升方钴...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙湛，郭俊，张丽霞，常青，张博，郑一明，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：