CN105598542B - 一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法 - Google Patents

一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，钎料由Ti粉和Ni粉组成，所述钎料中Ti粉和Ni粉的质量分数分别为6~85%和15~94%。Ti粉和Ni粉的颗粒度为20~400nm。将球磨得到的钎料制成膏状涂覆在钛环与Al2O3陶瓷的待连接面上，将待焊件置于真空加热炉中，加热保温，完成焊接。本发明实现了钛环和Al2O3陶瓷的钎焊连接，并获得了可靠的连接接头。特别适用于人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环之间的连接。

Description

一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种Al2O3陶瓷与钛环的钎焊封接方法。
背景技术
Al2O3陶瓷的强度高、耐磨性和耐腐蚀性好，并且热稳定性能好，是一种应用广泛的陶瓷材料。在Al2O3陶瓷的使用过程中，常需要将其与金属材料连接，形成陶瓷/金属复合结构使用。钛及钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、生物兼容性好等优点，是较为理想的结构材料。
在人造视网膜结构中，Al2O3陶瓷/钛环复合结构是重要元件之一。通过将Al2O3陶瓷与钛环连接，并复合其他电子元器件共同实现刺激视神经、帮助使用者获得基本的视觉的功能。因此，将Al2O3陶瓷与钛环可靠连接，并获得组织致密、气密性好的连接接头具有重要意义。
目前，钎焊仍是连接陶瓷与金属的最有效方法之一。针对人造视网膜结构中Al2O3陶瓷与钛环的连接，既要选择合适的钎料实现连接，又要使接头满足生物兼容性的需求。目前广泛应用的是采用Ag基钎料钎焊Al2O3陶瓷与钛合金，然而Ag基钎料的钎焊界面的生物相容性较差，不能满足人造视网膜结构应用的条件，因此开发具有生物兼容性的钎料实现Al2O3陶瓷与钛环的连接是十分必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种工艺简单，连接可靠的人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其包括以下步骤：
（一）、制备钎料：在行星式球磨机中，将颗粒度为20~400nm、质量分数分别为6~85%和15~94%的Ti粉和Ni粉混合，在转速为100~300转/分的条件下，球磨0.5~2h，得到TiNi钎料；
（二）、将待焊的钛环和Al2O3陶瓷放入丙酮中超声清洗5~10min；
（三）、将得到的TiNi钎料与丙酮混合成膏状，并将膏状钎料均匀涂覆在Al2O3陶瓷的待连接面上，再将钛环置于涂覆层上，组成待焊装配件，其中，膏状钎料涂覆层的厚度为50~100μm；
（四）、将步骤三中得到的待焊装配件放置在真空加热炉中，当真空度达到(1.3~2.0)×10-3Pa时，通电加热，控制升温速度为10℃/min~30℃/min，升温至990~1450℃，然后保温0~30min，再控制冷却速度为3℃/min~10℃/min，冷却至300℃，然后再随炉冷却，即实现人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环的连接。
进一步，所述TiNi钎料中Ti粉和Ni粉的质量分数分别为72%和28%。
进一步，所述步骤（三）中膏状钎料涂覆层的厚度为80μm。
进一步，所述步骤（四）中控制升温速度为20℃/min，升温至1360℃，保温为20min，冷却速度为5℃/min。
本发明采用TiNi钎料连接钛环和Al2O3陶瓷，通过控制钎焊温度(990~1450℃)和保温时间(0~30min)，以控制接头组织和性能，钎料中的Ti通过与Al2O3陶瓷发生界面反应，形成化合物，实现钛环和Al2O3陶瓷的冶金连接。对照现有技术，本发明的有益效果是：成功实现了钛环和Al2O3陶瓷的生物兼容性连接，并获得了可靠的接头，其特别适用于人造视网膜结构中的钛环与Al2O3陶瓷的连接。在植入医学领域具有较大的应用前景。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
实施例1：一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其包括以下步骤：
（一）、制备钎料：在行星式球磨机中，将颗粒度为20~400nm、质量分数分别为6%和94%的Ti粉和Ni粉混合，在转速为100~300转/分的条件下，球磨0.5~2h，得到TiNi钎料；
（二）、将待焊的钛环和Al2O3陶瓷放入丙酮中超声清洗5min；
（三）、将得到的TiNi钎料与丙酮混合成膏状，并将膏状钎料均匀涂覆在Al2O3陶瓷的待连接面上，再将钛环置于涂覆层上，组成待焊装配件，其中，膏状钎料涂覆层的厚度为50μm；
（四）、将步骤三中得到的待焊装配件放置在真空加热炉中，当真空度达到(1.3~2.0)×10-3Pa时，通电加热，控制升温速度为10℃/min，升温至990℃，然后保温0~30min，再控制冷却速度为3℃/min，冷却至300℃，然后再随炉冷却，即实现人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环的连接。
采用本实施方式获得的接头完整致密，无裂纹等缺陷，实现了钛环和Al2O3陶瓷的可靠连接。且满足人造视网膜结构的气密性要求。
实施例2：一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其包括以下步骤：
（一）、制备钎料：在行星式球磨机中，将颗粒度为20~400nm、质量分数分别为85%和15%的Ti粉和Ni粉混合，在转速为100~300转/分的条件下，球磨0.5~2h，得到TiNi钎料；
（二）、将待焊的钛环和Al2O3陶瓷放入丙酮中超声清洗10min；
（三）、将得到的TiNi钎料与丙酮混合成膏状，并将膏状钎料均匀涂覆在Al2O3陶瓷的待连接面上，再将钛环置于涂覆层上，组成待焊装配件，其中，膏状钎料涂覆层的厚度为100μm；
（四）、将步骤三中得到的待焊装配件放置在真空加热炉中，当真空度达到(1.3~2.0)×10-3Pa时，通电加热，控制升温速度为30℃/min，升温至1450℃，然后保温30min，再控制冷却速度为10℃/min，冷却至300℃，然后再随炉冷却，即实现人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环的连接。
采用本实施方式获得的接头完整致密，无裂纹等缺陷，实现了钛环和Al2O3陶瓷的可靠连接。且满足人造视网膜结构的气密性要求。
实施例3：一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其包括以下步骤：
（一）、制备钎料：在行星式球磨机中，将颗粒度为20~400nm、质量分数分别为72%和28%的Ti粉和Ni粉混合，在转速为100~300转/分的条件下，球磨0.5~2h，得到TiNi钎料；
（二）、将待焊的钛环和Al2O3陶瓷放入丙酮中超声清洗8min；
（三）、将TiNi钎料用丙酮混合成膏状，并将膏状钎料均匀涂覆在Al2O3陶瓷的待连接面上，再将钛环置于涂覆层上，组成待焊装配件，其中，膏状钎料涂覆层的厚度为80μm；
（四）、将步骤三中得到的待焊装配件放置在真空加热炉中，当真空度达到(1.3~2.0)×10-3Pa时，通电加热，控制升温速度为20℃/min，升温至990℃，然后保温15min，再控制冷却速度为5℃/min，冷却至300℃，然后再随炉冷却，即实现Al2O3陶瓷与钛环的连接。
采用本实施方式获得的接头完整致密，无裂纹等缺陷，实现了钛环和Al2O3陶瓷的可靠连接。且满足人造视网膜结构的气密性要求。
实施例4：一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其包括以下步骤：
（一）、制备钎料：在行星式球磨机中，将颗粒度为20~400nm、质量分数分别为44%和56%的Ti粉和Ni粉混合，在转速为100~300转/分的条件下，球磨0.5~2h，得到TiNi钎料；
（二）、将待焊的钛环和Al2O3陶瓷放入丙酮中超声清洗8min；
（三）、将TiNi钎料用丙酮混合成膏状，并将膏状钎料均匀涂覆在Al2O3陶瓷的待连接面上，再将钛环置于涂覆层上，组成待焊装配件，其中，膏状钎料涂覆层的厚度为80μm；
（四）、将步骤三中得到的待焊装配件放置在真空加热炉中，当真空度达到(1.3~2.0)×10-3Pa时，通电加热，控制升温速度为20℃/min，升温至1360℃，然后保温20min，再控制冷却速度为5℃/min，冷却至300℃，然后再随炉冷却，即实现Al2O3陶瓷与钛环的连接。
采用本实施方式获得的接头完整致密，无裂纹等缺陷，实现了钛环和Al2O3陶瓷的可靠连接。且满足人造视网膜结构的气密性要求。
实施例5：一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其包括以下步骤：
（一）、制备钎料：在行星式球磨机中，将颗粒度为20~400nm、质量分数分别为22%和78%的Ti粉和Ni粉混合，在转速为100~300转/分的条件下，球磨0.5~2h，得到TiNi钎料；
（二）、将待焊的钛环和Al2O3陶瓷放入丙酮中超声清洗8min；
（三）、将TiNi钎料用丙酮混合成膏状，并将膏状钎料均匀涂覆在Al2O3陶瓷的待连接面上，再将钛环置于涂覆层上，组成待焊装配件，其中，膏状钎料涂覆层的厚度为80μm；
（四）、将步骤三中得到的待焊装配件放置在真空加热炉中，当真空度达到(1.3~2.0)×10-3Pa时，通电加热，控制升温速度为20℃/min，升温至1430℃，然后保温10min，再控制冷却速度为5℃/min，冷却至300℃，然后再随炉冷却，即实现Al2O3陶瓷与钛环的连接。
采用本实施方式获得的接头完整致密，无裂纹等缺陷，实现了钛环和Al2O3陶瓷的可靠连接。且满足人造视网膜结构的气密性要求。

Claims (1)

1.一种人造视网膜中Al 2 O 3 陶瓷与钛环钎焊封接方法，其特征在于：其包括以下步骤：
（一）、制备钎料：在行星式球磨机中，将颗粒度为20 ~ 400nm、质量分数分别为72%和28%的Ti粉和Ni粉混合，在转速为100 ~ 300转/分的条件下，球磨0.5 ~ 2h，得到TiNi钎料；
（二）、将待焊的钛环和Al 2 O 3 陶瓷放入丙酮中超声清洗8min；
（三）、将得到的TiNi钎料与丙酮混合成膏状，并将膏状钎料均匀涂覆在Al 2 O 3 陶瓷的待连接面上，再将钛环置于涂覆层上，组成待焊装配件，其中，膏状钎料涂覆层的厚度为80μm；
（四）、将步骤三中得到的待焊装配件放置在真空加热炉中，当真空度达到(1.3 ~ 2.0)×10 -3 Pa时，通电加热，控制升温速度为20℃/min，升温至1360℃，然后保温20min，再控制冷却速度为5℃/min，冷却至300℃，然后再随炉冷却，即实现人造视网膜中Al 2 O 3 陶瓷与钛环的连接。
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