一種釺焊陶瓷用活性芯銀釺料及其製備方法
2023-05-28 11:48:26
專利名稱：一種釺焊陶瓷用活性芯銀釺料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種釺焊陶瓷用活性芯銀釺料及其製備方法，主要用於陶瓷及其複合材料的釺焊連接，屬於釺焊材料及其製造領域。
背景技術：
陶瓷材料在現代工業和高科技領域中佔有重要的地位。它具有耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、抗磨損等一系列優良性能並具有優良的電絕緣性能、化學穩定性能，被廣泛應用於陶瓷發動機、磁流體發電和核反應裝置等尖端工業以及真空電子器件等電子領域中。在實際應用中，由於陶瓷材料較脆、具有難加工成形性，通常需要將陶瓷與金屬連接起來，釺焊是連接陶瓷與金屬的方法之一。目前活性金屬釺料法(含有Ti等元素的釺料釺焊方法)已經成為陶瓷連接的熱門話題，其中陶瓷連接用活性釺料難加工成形一直是該類釺焊方法推廣應用的技術瓶頸。這主要是因為Ti元素易與大多數金屬反應生成脆性金屬間化合物，使釺料變脆，研究表明Ag-CU-Ti活性釺料中，當Ti含量超過6wt%時，難以進行擠壓、拉拔、軋制。目前國內陶瓷連接用活性釺料釺焊大多採用金屬單質粉，按照一定的質量分數配製後，球磨或其它方式混合，然後釺焊陶瓷，這種方式很難使單質粉混合均勻， 影響陶瓷釺焊接頭的性能。其他形式的釺料如絲狀、片狀活性釺料大多進口德國或日本產品，進口產品由於採購渠道不暢及進口產品價格過高，影響著活性釺料的應用。
發明內容
本發明的目的正是針對上述現有技術所存在的問題而專門研製的一種釺焊陶瓷用活性芯銀釺料及其製備方法，本發明的釺料具有熔點低的特點，製備工藝生產效率高，為製造因脆性金屬間化合存在造成的難加工成形釺料開闢了新途徑。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的
本發明的釺焊陶瓷用活性芯銀釺料由芯部和外層兩部分組成，芯部由含有活性元素的活性合金組成，外層由銀合金組成；其主體成分質量百分比含量為活性合金2 6%，它由 Ti，Zr，Hf元素組成，其質量百分比含量為Zr :0. 1 5%，Hf 0 3%，其餘為Ti ；銀合金 94 98%，它由Ag、Cu、Ge元素組成，其質量百分百含量為Ag :66 72%，Cu 26 27. 9%， Ge 0. 1 8%。銀合金採用Ag-Cu共晶釺料中加入少量的Ge，這種銀合金熔點較低(低於 780°C)，一方面，陶瓷與金屬釺焊連接時，減少了由於釺焊溫度過高導致的熱裂紋；另一方面，製備該釺料擠壓時避免了 Ti元素向半熔融態銀合金中過度擴散。本發明的釺焊陶瓷用活性芯銀釺料的製備方法是採用半熔融銀合金擠壓將活性合金芯包裹在內部的方法直接得到絲狀活性芯銀釺料，具體方法包括如下步驟
A、按照活性合金的百分比含量配製活性合金原材料，經熔煉、澆注、輥軋、旋鍛、拉拔後得到TWrHf活性合金絲，將該活性合金絲放入送絲機構中，並使其一端固定在繞絲架上，以便在開始過程中，繞絲架運轉對活性合金絲有拉力。送絲機構的下部有一支撐架，防止送絲機構長期使用向下傾斜，造成送絲不暢。
B、按照銀合金的百分比含量配製銀合金原材料，熔煉至半熔融狀態，倒入溫度為 720 760V的擠壓筒內，保溫2min，使半熔融狀態銀合金溫度保持在720 760°C之間。該溫度下既能保證生產出的活性芯銀釺料芯部與外層界面處有一定的界面結合，又不會因溫度過高導致Ti元素的大量擴散。擠壓筒內帶有保溫裝置，熔融銀合金倒入擠壓筒前，先將擠壓筒加熱到銀合金熔融溫度，擠壓過程中繼續加熱保溫，使銀合金始終處於半熔融狀態。 擠壓嘴處配有冷卻裝置，便於擠壓出的活性芯銀釺料絲快速冷卻，提高成品直徑精度。C、採用500 IOOOkN的擠壓力擠壓半熔融銀合金，同時啟動繞絲架，繞絲速度 2 6m/min，拉動活性合金絲，使其纏繞在繞絲架上，即得活性芯銀釺料絲成品。本發明的優點
1.克服了我國陶瓷用活性釺料形態單一的缺點，解決了金屬單質粉混合不均勻的難題。增加了我國陶瓷連接用活性芯銀釺料在國內外市場上的競爭力。2.本製備方法解決了陶瓷用活性釺料因脆性金屬間化合物存在造成的難加工成形問題。3.本發明在銀合金中加入Ge，降低了釺料熔點，減少了釺焊陶瓷與金屬時由於釺焊溫度過高導致的熱裂紋。4.本製備方法採用半熔融態擠壓方法，所需擠壓壓力小，擠壓速度快，生產效率
尚ο
圖1為擠壓示意圖。1 一擠壓筒，2—送絲機構，3—保溫裝置，4一擠壓嘴，5—繞絲架， 6—冷卻裝置，7—半熔融狀態銀合金，8—活性合金絲，
9一活性芯銀釺料絲，10—支撐架。
具體實施例方式本發明以下將結合(附圖)實施例做進一步描述 實施例1，參見圖1
A製備活性合金絲配製0.099kg的Ti，0. OOlkgm ^ ；經熔煉、澆注、輥軋、旋鍛、拉拔成直徑V=Imm的Ti^ 活性合金絲(8)。將其放入送絲機構(2)中，並使其一端固定在繞絲架(5)上。開啟擠壓筒(1)上的加熱裝置，使擠壓溫度達到725士2°C，開啟擠壓嘴處冷卻裝置(6)。將擠壓筒上擠壓嘴(4)換成出絲口處直徑為Φ3mm的擠壓嘴。B配製1. 134kg的Ag，0. 447kg的Cu，0. 137kg的Ge，將其熔煉至半熔融狀態銀合金(7)，倒入溫度為725°C的擠壓筒(1)內，保溫anin。C用900kN的擠壓力擠壓半熔融銀合金(7)，同時啟動繞絲架(5)，拉動活性合金絲 (8)，使其以5m/min的速度經過冷卻裝置(6)，纏繞在繞絲架(5)上，即得直徑為Φ3πιπι的活性芯銀釺料絲(9)，活性芯銀釺料絲成分含量如表1所示。表1實施案例1中活性芯銀釺料絲成分
權利要求
1.一種釺焊陶瓷用活性芯銀釺料，其特徵在於由芯部和外層兩部分組成，芯部由Ti、 Zr、Hf三元素或Ti、Zr兩元素組成的活性合金構成；外層由Ag、Cu、Ge元素組成的銀合金構成；其中活性合金與銀合金所佔釺料主體的質量百分比為活性合金2 6%，銀合金 94 98%。
2.根據權利要求1所述的釺焊陶瓷用活性芯銀釺料，其特徵在於活性合金各成分的質量百分比含量為Zr :0. 1 5%，Hf 0 3%，其餘為Ti。
3.根據權利要求1所述的釺焊陶瓷用活性芯銀釺料，其特徵在於由Ag、Cu、Ge元素組成的銀合金的質量百分比含量為Ag 66 72%，Cu 26 27. 9%，Ge :0. 1 8%。
4.一種如權利要求1所述的釺焊陶瓷用活性芯銀釺料製備方法，其特徵在於採用半熔融銀合金擠壓將活性合金芯包裹在內部的方法直接得到絲狀活性芯銀釺料。
5.根據權利要求4所述的釺焊陶瓷用活性芯銀釺料製備方法，其特徵在於具體方法包括如下步驟A按照活性合金的百分比含量配製活性合金原材料，經熔煉、澆注、輥軋、旋鍛、拉拔後得到TWrHf活性合金絲，將該活性合金絲放入送絲機構中，並使其一端固定在繞絲架上；B按照銀合金的百分比含量配製銀合金原料，熔煉至半熔融狀態，倒入溫度為720 760°C的擠壓筒內；C擠壓半熔融銀合金，同時啟動繞絲架，拉動活性合金絲，使其纏繞在繞絲架上，即得活性芯銀釺料絲。
6.根據權利要求5所述的釺焊陶瓷用活性芯銀釺料製備方法，其特徵在於步驟C中的擠壓壓力500 IOOOkN ；繞絲速度2 6m/min。
全文摘要
一種釺焊陶瓷用活性芯銀釺料及其製備方法，它由芯部和外層兩部分組成，芯部由含有活性元素的活性合金組成，外層由銀合金組成。其主體成分質量百分比含量為活性合金2～6%，它由Ti，Zr，Hf三元素組成，其質量百分比含量為Zr0.1～5%，Hf0～3%，其餘為Ti；銀合金94～98%，它由Ag、Cu、Ge元素組成，其質量百分比含量為Ag66～72%，Cu26～27.9%，Ge0.1～8%。採用半熔融金屬擠壓將活性芯包裹在內部的方法直接得到絲狀活性芯銀釺料。本發明相對於國內同類產品具有釺料熔點低的特點，製備工藝生產效率高，為製造因脆性金屬間化合存在造成的難加工成形釺料開闢了新途徑。
文檔編號B23K35/40GK102319964SQ20111022412
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月6日 優先權日2011年8月6日
發明者於新泉, 張雷, 潘建軍, 程亞芳, 薛行雁, 裴夤崟, 趙建昌, 馬力, 黃俊蘭, 齊劍釗, 龍偉民 申請人:鄭州機械研究所