陶瓷–不銹鋼的釬料及其釬焊方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及釬料及其釬焊方法，具體地說是一種焊接Si3N4陶瓷-不銹鋼的釬料及其釬焊方法。
【背景技術】
[0002]Si3N4陶瓷具有優(yōu)良的抗熱震和力學性能，同時具有自潤滑性，摩擦系數(shù)小，耐腐蝕和抗高溫氧化的特性，廣泛應用于熱機材料、切削工具、抗腐蝕和耐磨損的密封部件。由于Si3N4陶瓷自身硬而脆的特性，使得其自身難以制備、加工成復雜形狀的構件，這大大限制了Si3N4陶瓷在工程結構等領域中的應用。因此，解決Si3N4陶瓷與其他材料的連接技術是保證其得到廣泛應用的關鍵，尤其是實現(xiàn)Si3N4陶瓷與不銹鋼的連接具有重要的實際價值?，F(xiàn)有的釬焊Si3N4陶瓷與金屬的釬料主要是銀基釬料，用該類釬料制備的接頭使用溫度不超過500°C。由于Si3N4陶瓷的高溫性能優(yōu)良，因此接頭高溫性能不足，限制了Si3N4陶瓷的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的釬焊Si3N4陶瓷與金屬的銀基釬料釬焊接頭使用溫度低的問題，而提供焊接Si3N4陶瓷-不銹鋼的釬料及其釬焊方法。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種焊接Si3N4陶瓷-不銹鋼的釬料，其特征在于由按質(zhì)量分數(shù)比100份的鈦、40?130份的鎳和30?200份的鈮制成的。
[0005]本發(fā)明中制作釬料的鈦原料、鎳原料和鈮原料均為金屬單質(zhì)，質(zhì)量純度不低于98%。
[0006]—種焊接Si3N4陶瓷-不銹鋼的方法。其特征在于步驟如下:
步驟一、制備釬料:將鈦原料、鎳原料和鈮原料按比例稱量后置于熔煉爐中，在真空環(huán)境或惰性氣體環(huán)境中往復熔煉5?20次制得釬料合金錠;而后切割成所需形狀并減薄至厚度50μπι?350μπι的薄板狀纖料，并用丙酮清洗1min?30min，取出后用吹風機吹干，
步驟二、焊前處理:將Si3N4陶瓷待焊表面用不低于600目的金剛石沙盤打磨，不銹鋼待焊表面用不低于600目的水砂紙打磨，然后將Si3N4陶瓷、不銹鋼放在丙酮中超聲清洗1min?30min，取出后用吹風機吹干，
步驟三、將經(jīng)過步驟一處理的釬料置于經(jīng)過步驟二處理的Si3N4陶瓷的待焊表面和不銹鋼的待焊表面之間，按Si3N4陶瓷在上釬料在中間不銹鋼在下或不銹鋼在上釬料在中間Si3N4陶瓷在下的順序疊放，組成待焊件，
步驟四、將待焊件放入加熱爐中在真空環(huán)境或惰性氣體環(huán)境中程序升溫至1050°C?1350°C，保溫5min?120min后，再程序降溫至300°C?600°C，最后隨爐冷卻至室溫。
[0007]本發(fā)明步驟一和步驟二所述的丙酮是指濃度不低于99%丙酮液。
[0008]本發(fā)明步驟三中可以向待焊件施加0.0OlMPa?1MPa的軸向壓力，所述的軸向壓力垂直于薄板狀纖料，以提高焊接效果。
[0009]本發(fā)明步驟四中釬焊壞境為真空度為IX 10—4Pa?8 X 10—3Pa的真空環(huán)境。
[0010]本發(fā)明步驟四中所述的程序升溫是按照以下步驟進行的:以2°C/min?30°C/min的速度升溫到800°C?1000°C，保溫Imin?20min后再以5°C/min?50°C/min的速度升溫JlJ 1050 0C ?1350 0C ο
[0011]本發(fā)明步驟四中所述的程序升溫也可以按照以下步驟進行:以2°C/min?50°C/min的速度升溫到1050°C?1350。。。
[0012]本發(fā)明步驟四中所述的程序降溫是按照以下步驟進行的:以rC/min?25°C/min的速度降溫至300°C?600°C，保溫5min?45min后隨爐冷卻至室溫。
[0013]本發(fā)明步驟四中所述的程序降溫也可以按照以下步驟進行:以TC/min?25°C/min的速度降溫至300°C ~ 600°C，最后隨爐冷卻至室溫。
[0014]本發(fā)明不僅解決了 Si3N4陶瓷-不銹鋼難以釬焊的問題，通過設計新型釬料提高了Si3N4陶瓷-不銹鋼釬釬焊頭的高溫強度，且具有工藝簡單、實施方便、接頭使用溫度高等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0015]圖1為【具體實施方式】十五制備的接頭釬縫的掃描電鏡圖。
[0016]圖2為【具體實施方式】十六制備的接頭釬縫的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0017]下面對本發(fā)明作進一步說明。
[0018]一種焊接Si3N4陶瓷-不銹鋼的釬料，其特征在于由按質(zhì)量分數(shù)比100份的鈦、40?130份的鎳和30?200份的鈮制成的，本發(fā)明中制作釬料的鈦原料、鎳原料和鈮原料均為金屬單質(zhì)，質(zhì)量純度不低于98%。
[0019]一種焊接Si3N4陶瓷-不銹鋼的方法。其特征在于步驟如下:
步驟一、制備釬料:將鈦原料、鎳原料和鈮原料按比例稱量后置于熔煉爐中，在真空環(huán)境或惰性氣體環(huán)境中往復熔煉5?20次制得釬料合金錠;而后切割成所需形狀并減薄至厚度50μπι?350μπι的薄板狀纖料，并用丙酮清洗1min?30min，取出后用吹風機吹干，
步驟二、焊前處理:將Si3N4陶瓷待焊表面用不低于600目的金剛石沙盤打磨，不銹鋼待焊表面用不低于600目的水砂紙打磨，然后將Si3N4陶瓷、不銹鋼放在丙酮中超聲清洗1min~ 30min，取出后用吹風機吹干，
步驟三、將經(jīng)過步驟一處理的釬料置于經(jīng)過步驟二處理的Si3N4陶瓷的待焊表面和不銹鋼的待焊表面之間，按Si3N4陶瓷在上釬料在中間不銹鋼在下或不銹鋼在上釬料在中間Si3N4陶瓷在下的順序疊放，組成待焊件，
步驟四、將待焊件放入加熱爐中在真空環(huán)境或惰性氣體環(huán)境中程序升溫至1050°C?1350°C，保溫5min?120min后，再程序降溫至300°C?600°C，最后隨爐冷卻至室溫。
[0020]本發(fā)明步驟一和步驟二所述的丙酮是指濃度不低于99%丙酮液。
[0021]本發(fā)明步驟三中可以向待焊件施加0.0OlMPa?1MPa的軸向壓力，所述的軸向壓力垂直于薄板狀纖料，以提高焊接效果。
[0022]本發(fā)明步驟四中所述釬焊壞境為真空度為IX 10—4Pa?8 X 10—3Pa的真空環(huán)境;所述的程序升溫是按照以下步驟進行的:以2°C/min?30°C/min的速度升溫到800°C?1000°C，保溫Imin?20min后再以5°C/min?50°C/min的速度升溫到1050°C?1350°C;所述的程序升溫也可以按照以下步驟進行:以2°C/min?50°C/min的速度升溫到1050°C?1350°C;所述的程序降溫是按照以下步驟進行的:以rC/min?25°C/min的速度降溫至300°C?600°C，保溫5min?45min后隨爐冷卻至室溫;所述的程序降溫也可以按照以下步驟進行:以l°C/min?25°C/min的速度降溫至300°C?600°C，最后隨爐冷卻至室溫。
[0023]本發(fā)明不僅解決了Si3N4陶瓷-不銹鋼難以釬焊的問題，通過設計新型釬料提高了Si3N4陶瓷-不銹鋼釬釬焊頭的高溫強度，且具有工藝簡單、實施方便、接頭使用溫度高等優(yōu)點。
[0024]【具體實施方式】一:本實施方式的焊接Si3N4陶瓷-不銹鋼的釬料是由按質(zhì)量分數(shù)比100份的鈦、40?130份的鎳和30?200份的鈮制成；
【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是所述釬料是由按質(zhì)量分數(shù)比100份的鈦、40?90份的鎳和60?120份的鈮制成。
[0025]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是所述釬料是由按質(zhì)量分數(shù)比100份的鈦、80?130份的鎳和100?200份的鈮制成。
[0026]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三不同的是所述釬料是由按質(zhì)量分數(shù)比100份的鈦、57份的鎳和32份的鈮制成。
[0027]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四不同的是所述釬料是由按質(zhì)量分數(shù)比100份的鈦、41份的鎳和63份的鈮制成。
[0028]【具體實施方式】六:本實施方式利用【具體實施方式】一至三所述的焊接Si3N4陶瓷-不銹鋼的釬料釬焊的方法按以下步驟進行:一、制備釬料:將金屬原料按比例稱量后置于熔煉爐中，在真空環(huán)境或惰性氣體環(huán)境中往復熔煉5?20次制得釬料合金錠;而后切割成所需形狀并減薄至厚度50μηι?350μηι，并用丙酮清洗1min?30min，后用吹風機吹干，二、焊前處理:將Si3N4陶瓷待焊表面用不低于600目的金剛石沙盤打磨，不銹鋼待焊表面用不低于600目的水砂紙打磨，然后將Si3N4陶瓷、不銹鋼放在丙酮中超聲清洗1min?30min。取出后用吹風機吹干，三、裝配:將經(jīng)過步驟一處理的釬料置于經(jīng)過步驟二處理的Si3N4陶瓷的待焊表面和不銹鋼的待焊表面之間，按Si3N4陶瓷在上釬料在中間不銹鋼在下或不銹鋼在上釬料在中間Si3N4陶瓷在下的順序疊放，組成待焊件，四、釬焊:將待焊母材和釬料裝配好后，在真空環(huán)境或惰性氣體環(huán)境中程序升溫至1050°C?1350°C，保溫5min?120min后，程序降溫