CN114346523A - 一种碳化硅陶瓷连接用焊剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳化硅陶瓷连接用焊剂及其制备方法,该焊剂由以下成分制成:Si粉30‑40重量份、Ti粉1‑3重量份、Zr粉1‑4重量份、B粉10‑15重量份、Fe粉1‑2重量份、Cu粉5‑10重量份、Hf粉1‑5重量份。本发明焊剂一方面有效实现了对氧化物、碳化物和氮化物陶瓷的润湿,另一方面影响了焊缝的组织结构、强度和断口形貌。
Description
技术领域
本发明涉及航空材料领域,特别涉及一种碳化硅陶瓷连接用焊剂及其制备方法。
背景技术
碳化硅陶瓷因其密度低、强度高、弹性模量高、热导率高等优点,已经是结构材料领域非常有发展前景的材料,但目前碳化硅材料的制备工艺包括常压烧结、反应烧结还有对设备要求更高的热压烧结工艺都很难制备大尺寸和复杂形状的器件,这限制了它的进一步应用。因此,实现陶瓷与陶瓷的连接可以很好的弥补这种技术难题,目前,碳化硅陶瓷的连接工艺主要有钎焊、扩散焊、玻璃焊料法、反应连接法、胶结法等,相比于其它工艺,钎焊在工艺实用性和连接性能上更具有优势,已经广泛的应用在工业生产中。陶瓷的钎焊需要解决焊料对陶瓷的润湿性问题和连接界面因异种材料热膨胀系数不同而产生的热应力问题。
但是现有的钎焊的焊剂连接陶瓷-陶瓷或陶瓷-金属的连接性能较差。
发明内容
基于上述问题,本发明提供一种碳化硅陶瓷连接用焊剂,该碳化硅陶瓷连接用焊剂一方面有效实现了对氧化物、碳化物和氮化物陶瓷的润湿,另一方面影响了焊缝的组织结构、强度和断口形貌。
一种碳化硅陶瓷连接用焊剂,由以下成分制成:
Si粉30-40重量份;
Ti粉1-3重量份;
Zr粉1-4重量份;
B粉10-15重量份;
Fe粉1-2重量份;
Cu粉5-10重量份;以及
Hf粉1-5重量份。
在本申请的一个或多个具体地实施方式中,所述Si粉32.55重量份、Ti粉2.45重量份、Zr粉2重量份、B粉12.3重量份、Fe粉1.1重量份、Cu粉6.5重量份、Hf粉2.5重量份。
在本申请的一个或多个具体地实施方式中,所述Si粉36.55重量份、Ti粉2.5重量份、Zr粉2.5重量份、B粉12.5重量份、Fe粉1.5重量份、Cu粉8.5重量份、Hf粉1.5重量份。
在本申请的一个或多个具体地实施方式中,所述Si粉40重量份、Ti粉2.7重量份、Zr粉3.5重量份、B粉14.2重量份、Fe粉1.5重量份、Cu粉9.5重量份、Hf粉1.7重量份。
本发明还提供碳化硅陶瓷连接用焊剂的制备方法。
一种上述的碳化硅陶瓷连接用焊剂的制备方法,包括以下步骤:
将上述粉混合在研钵内研磨均匀;
在石墨坩埚内进行烧结;
烧结完成后在球磨机内进行细磨、筛分。
在本申请的一个或多个具体地实施方式中,所述烧结条件为1400℃/2h。
本发明的原理及有益效果在于:
本发明通过Ti、Si、Zr、Hf和B有效添加入Fe和Cu中,形成的焊剂一方面有效实现了对氧化物、碳化物和氮化物陶瓷的润湿,另一方面影响了焊缝的组织结构、强度和断口形貌,在钎焊温度1250~1450℃、保温时间5~30min、钎料厚度50~200μm(丝印台工装上过刷1~2层)条件下,能实现SiC陶瓷良好连接,在1400℃、保温时间10min和钎料厚度2层的条件下,SiC/焊剂/SiC接头剪切强度最大值150MPa。
附图说明
图1为钎焊样件在丙酮溶液中超声波清洗20min的效果图;
图2为钎焊焊缝放大的照片。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
将32.55kg Si粉、2.45kg Ti粉、2kg Zr粉、12.3kgB粉、1.1kg Fe粉、6.5kg Cu粉、2.5kg Hf粉混合在玛瑙研钵内研磨均匀,然后放置在石墨坩埚内进行烧结,烧结条件为1400℃/2h,烧结完成后将其放置在行星球磨机内进行细磨、筛分,即可制得焊剂产品。
实施例2
将36.55kg Si粉、2.5kg Ti粉、2.5kg Zr粉、12.5kgB粉、1.5kgFe粉、8.5kgCu粉、1.5kgHf粉混合在玛瑙研钵内研磨均匀,然后放置在石墨坩埚内进行烧结,烧结条件为1400℃/2h,烧结完成后将其放置在行星球磨机内进行细磨、筛分,即可制得焊剂产品。
实施例3
将40kg Si粉、2.7kg Ti粉、3.5kg Zr粉、14.2kgB粉、1.5kg Fe粉、9.5kg Cu粉、1.7kg Hf粉混合在玛瑙研钵内研磨均匀,然后放置在石墨坩埚内进行烧结,烧结条件为1400℃/2h,烧结完成后将其放置在行星球磨机内进行细磨、筛分,即可制得焊剂产品。
实施例1-3制成的焊剂分别用于陶瓷与陶瓷之间的焊接,焊接方式为钎焊,焊接方法包括以下步骤:
①预处理:陶瓷-10*10*3mm剪切样件,20*10*3mm拉伸样件,经棕毛刷打磨(依次米用粗糙度为300~2000目的水性砂纸逐级进行打磨,每种粗糙度的砂纸打磨30min)→碳化硅涂层(即在陶瓷剪切样件的表面涂覆碳化硅涂层,涂覆碳化硅涂层一方面增强了陶瓷样件的抗氧化能力,另一方面能使陶瓷样件表面有一定的粗糙度,便于焊接时焊剂有交错性的粘附力)→丙酮溶液超声清洗30分钟→自然干燥20分钟→酒精超声清洗20min→自然干燥20分钟→去离子水清洗30分钟→鼓风干燥机120℃干燥40分钟。通过砂纸打磨和二次超声清洗及一次去离子水清洗,一方面提高了钎焊时焊剂在物体表面的附着力,提高焊剂的润湿性,另一方面降低焊剂的氧化。图1为钎焊样件在丙酮溶液中超声波清洗20min的效果图。
②焊剂制膏:焊剂:PVA溶液=4:1(质量比)混合制膏。
③涂膏:制成膏的焊剂通过手动丝印台过刷到陶瓷样件的焊接面,厚度100μm。
④焊接:陶瓷样件涂膏完成后放入夹持工装内,经过热处理炉1400℃/15分钟,氩气气氛下进行钎焊,升温速率和降温速率≤5℃/min。
检测钎焊后的陶瓷样件的连接效果,接头处的工艺性能如下表1,力学性能如下表2。
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
焊道外观 | √ | √ | √ |
焊道形状 | √ | √ | √ |
钎着率 | √ | ○ | △ |
脱渣性 | ○ | △ | √ |
备注:表1中,√-极好,○-良好,△-一般,×-不良。
表2
本发明钎焊后焊缝如图2,图2为钎焊焊缝放大的照片。
本发明通过Ti、Si、Zr、Hf和B有效添加入Fe和Cu中,形成的焊剂一方面有效实现了对氧化物、碳化物和氮化物陶瓷的润湿,另一方面影响了焊缝的组织结构、强度和断口形貌,在钎焊温度1250~1450℃、保温时间5~30min、钎料厚度50~200μm(丝印台工装上过刷1~2层)条件下,能实现SiC陶瓷良好连接,在1400℃、保温时间10min和钎料厚度2层的条件下,SiC/焊剂/SiC接头剪切强度最大值150MPa。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种碳化硅陶瓷连接用焊剂,由以下成分制成:
Si粉30-40重量份;
Ti粉1-3重量份;
Zr粉1-4重量份;
B粉10-15重量份;
Fe粉1-2重量份;
Cu粉5-10重量份;以及
Hf粉1-5重量份。
2.根据权1所述的碳化硅陶瓷连接用焊剂,其特征在于,所述Si粉32.55重量份、Ti粉2.45重量份、Zr粉2重量份、B粉12.3重量份、Fe粉1.1重量份、Cu粉6.5重量份、Hf粉2.5重量份。
3.根据权1所述的碳化硅陶瓷连接用焊剂,其特征在于,所述Si粉36.55重量份、Ti粉2.5重量份、Zr粉2.5重量份、B粉12.5重量份、Fe粉1.5重量份、Cu粉8.5重量份、Hf粉1.5重量份。
根据权1所述的碳化硅陶瓷连接用焊剂,其特征在于,所述Si粉40重量份、Ti粉2.7重量份、Zr粉3.5重量份、B粉14.2重量份、Fe粉1.5重量份、Cu粉9.5重量份、Hf粉1.7重量份。
4.一种权1-4任一所述的碳化硅陶瓷连接用焊剂的制备方法,包括以下步骤:
将上述粉混合在研钵内研磨均匀;
在石墨坩埚内进行烧结;
烧结完成后在球磨机内进行细磨、筛分。
5.根据权4所述的所述的碳化硅陶瓷连接用焊剂的制备方法,其特征在于,所述烧结条件为1400℃/2h。
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Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030038166A1 (en) * | 2000-03-14 | 2003-02-27 | Adrien Gasse | Method for assembling parts made of materials based on sic by non-reactive refractory brazing, brazing composition, and joint and assembly obtained by said method |
US20060162849A1 (en) * | 2003-06-13 | 2006-07-27 | Joo-Hwan Han | Method of joining ceramics: reaction diffusion-bonding |
CN101740183A (zh) * | 2008-11-05 | 2010-06-16 | 黑崎播磨株式会社 | 内置导电体的陶瓷构件及其制造方法 |
CN103964884A (zh) * | 2013-01-31 | 2014-08-06 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 碳化硅陶瓷连接方法 |
CN107151147A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-09-12 | 合肥工业大学 | 一种在空气中用于碳化硅陶瓷钎焊的钎料及钎焊工艺 |
CN107350665A (zh) * | 2017-08-09 | 2017-11-17 | 安徽红桥金属制造有限公司 | 一种高效埋弧焊用焊剂及其制备方法 |
CN107427966A (zh) * | 2014-12-31 | 2017-12-01 | 部件再设计股份有限公司 | 用于连接材料的高温方法及利用该方法的装置 |
CN108558428A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-09-21 | 合肥工业大学 | 一种用于扩散连接碳化硅陶瓷的复合中间层及其连接工艺 |
CN108907500A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-11-30 | 北京有色金属与稀土应用研究所 | 一种高温金基活性钎料及其制备方法 |
CN109877413A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-06-14 | 北方民族大学 | 一种用于SiC陶瓷钎焊的钎焊材料及钎焊方法 |
CN111360434A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-07-03 | 西南技术物理研究所 | 一种使用玻璃焊料焊接的管帽制作方法 |
-
2022
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Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030038166A1 (en) * | 2000-03-14 | 2003-02-27 | Adrien Gasse | Method for assembling parts made of materials based on sic by non-reactive refractory brazing, brazing composition, and joint and assembly obtained by said method |
US20060162849A1 (en) * | 2003-06-13 | 2006-07-27 | Joo-Hwan Han | Method of joining ceramics: reaction diffusion-bonding |
CN101740183A (zh) * | 2008-11-05 | 2010-06-16 | 黑崎播磨株式会社 | 内置导电体的陶瓷构件及其制造方法 |
CN103964884A (zh) * | 2013-01-31 | 2014-08-06 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 碳化硅陶瓷连接方法 |
CN107427966A (zh) * | 2014-12-31 | 2017-12-01 | 部件再设计股份有限公司 | 用于连接材料的高温方法及利用该方法的装置 |
CN107151147A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-09-12 | 合肥工业大学 | 一种在空气中用于碳化硅陶瓷钎焊的钎料及钎焊工艺 |
CN107350665A (zh) * | 2017-08-09 | 2017-11-17 | 安徽红桥金属制造有限公司 | 一种高效埋弧焊用焊剂及其制备方法 |
CN108558428A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-09-21 | 合肥工业大学 | 一种用于扩散连接碳化硅陶瓷的复合中间层及其连接工艺 |
CN108907500A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-11-30 | 北京有色金属与稀土应用研究所 | 一种高温金基活性钎料及其制备方法 |
CN109877413A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-06-14 | 北方民族大学 | 一种用于SiC陶瓷钎焊的钎焊材料及钎焊方法 |
CN111360434A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-07-03 | 西南技术物理研究所 | 一种使用玻璃焊料焊接的管帽制作方法 |
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