互不固溶金属银和钽的连接工艺制造技术

本发明专利技术是有关于一种互不固溶金属银和钽的连接工艺，主要包括：对待连接的钽和银进行预处理；将钽粉状物和银粉状物的混合物压制成厚度为2-5毫米的坯；按照钽、坯以及银的顺序叠放；对顺序叠放的钽、坯以及银进行固定并施加压力，以使钽的待连接面和银的待连接面均与坯紧密贴合；对处于固定并加压状态的钽、坯以及银进行退火处理，且所述退火处理的退火温度低于银的熔点10-50摄氏度。本发明专利技术提供的技术方案不仅具有工艺简单以及连接成本低等特点，而且可以使互不固溶的钽和银的金属间结合界面均匀且连续，并使互不固溶的钽和银具有较佳的结合强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属间的连接技术，特别是涉及一种互不固溶金属银和钽的连接 工艺。
技术介绍
随着科学技术的快速发展，人们对材料的性能要求越来越高，由于单一金属材料 所具有的性能有时并不能满足人们的实际需求，而多相金属材料在一些应用场景中具有更 优异的性能，因此，多相金属材料在电子技术产业、航天航空产业以及汽车产业等众多产业 中得到了广泛的应用。 形成多相金属材料有时会涉及到不同金属材料之间的连接。当待连接的两种金属 材料相互固溶时，由于相互固溶的两种金属材料之间具有良好的润湿和固溶性能，因此，可 以较容易的将相互固溶的两种金属材料连接在一起;而当待连接的两种金属材料互不固溶 (互不固溶是指两种金属材料之间的固溶度较小，甚至为零）时，由于互不固溶的两种金属 的反应热为正，且其润湿性能较差，因此，将互不固溶的两种金属材料连接在一起的难度较 尚。 目前，现有的互不固溶金属相互连接的方法包括:将与两种待连接的金属材料均 固溶的金属或合金作为中间层，利用中间层与两种待连接金属材料的相互扩散来实现待连 接的两种金属材料之间的连接;如在需要将具有较好的导电和导热性能的Cu(铜)与具有较 好的低热膨胀系数、高温强度以及耐磨性能的Mo(钼)连接在一起的情况下，可以利用金属 Ni (镍)作为中间层，通过Ni与Mo和Cu的扩散可以成功的将Mo和Cu两种互不固溶金属连接在 一起，且其最大结合强度可以达到97Mpa。然而，在两种互不固溶的两种金属材料之间引入 其他金属材料不仅会改变连接体的材料成分，而且很容易对材料在特定应用环境中的附加 性能(如铁磁性等)产生不良影响。 有鉴于此，业界往往希望将两种互不固溶的金属直接连接起来，如在申请号为 201310593854.0的专利申请中，采用了离子注入以及电镀等技术将钼和铜直接连接起来。 然而，专利技术人在实现本专利技术过程中发现，现有的将互不固溶的两种金属直接连接 起来的方法存在工艺较繁琐以及两种金属之间的结合界面不均匀不连续等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种互不固溶金属银和钽的连接工艺，所要解决的技术 问题是，在简化金属银和钽的连接工艺且保证连接成本较低的同时，使互不固溶的金属钽 和银之间的结合界面均匀且连续，并使互不固溶的金属钽和银之间的具有较佳的结合强 度，非常适于实用。 本专利技术的目的以及解决其技术问题可以采用以下的技术方案来实现。 依据本专利技术提出的一种互不固溶金属银和钽的连接工艺，所述方法主要包括:对 待连接的钽和银进行预处理;将钽粉状物和银粉状物的混合物压制成厚度为2-5毫米的坯； 按照钽、坯以及银的顺序叠放;对顺序叠放的钽、坯以及银进行固定并施加压力，以使钽的 待连接面和银的待连接面均与坯紧密贴合;对处于固定并加压状态的钽、坯及银进行退火 处理，且所述退火处理的退火温度低于银的熔点10-50摄氏度。借由上述技术方案，本专利技术的互不固溶金属银和钽的连接工艺至少具有下列优点 及有益效果:本专利技术通过在待连接的金属钽和金属银之间设置由钽粉状物和银粉状物的混 合物压制而成的坯，并对叠放的钽、坯以及银进行固定加压及退火处理，且在退火温度略低 于银的熔点时，待连接的金属银不会发生变形熔化现象，又由于钽的熔点高于银的熔点，因 此，仅有坯中的银粉状物会发生变形熔化现象，从而银粉状物产生瞬时液相，坯中的钽粉状 物会受到液相表面张力的推动而发生移动，进而使钽粉状物的固体颗粒发生重排，并以固 体颗粒的形式悬浮在液相的银内，液相的银会与待连接的钽的连接面充分接触，并在钽的 连接面连续且均匀扩散，如果液相的银中的钽与待连接的钽的连接面接触，则在施加的压 力的作用下，液相的银中的钽会与待连接的钽的连接面通过原子扩散而紧密的键合在一 起，且液相的银与待连接的银的连接面同样可以通过原子扩散而紧密的键合在一起，再有， 由于退火温度较接近于银的熔点，因此，待连接的银的连接面的原子结构处于一种亚临界 状态，这非常有利于液相的银中的钽原子向待连接的银的连接面中扩散；由上述描述可知， 凝固后的坯不仅可以与钽的连接面和银的连接面致密结合，而且坯本身也会成为结合致密 且强度较高的互不固溶的复合材料；因此，本专利技术通过利用钽粉状物和银粉状物的混合物 构成坯，并利用固定加压以及退火处理将待连接的钽和银直接连接起来，不仅可以避免完 全由银粉状物形成坯而造成的连接成本高的问题，而且不会引入第三方材料，另外，本专利技术 的连接工艺简单，而且可以使互不固溶的钽和银的金属间结合界面均匀且连续，并使互不 固溶的钽和银具有较佳的结合强度。综上所述，本专利技术在技术上具有显著的进步，并具有明显的积极的技术效果，诚为 一新颖、进步、实用的新设计。 上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段， 而可以依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能 够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。【附图说明】 图1为本专利技术的互不固溶金属银和钽的连接工艺流程图； 图2为对本专利技术的金属棒进行加压固定的示意图 图3为本专利技术的金属棒的中间层的基体形貌SEM观察图； 图4为本专利技术的钽和银的连接界面形貌SEM观察图；图5为本专利技术的钽和中间层连接界面扩散深度SEM线扫分析图； 图6为本专利技术的银和中间层连接界面扩散深度SEM线扫分析图； 图7为本专利技术的钽和银的拉伸强度示意图； 图8本专利技术的钽和银的拉伸断口示意图。【具体实施方式】 为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合 附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的互不固溶金属银和钽的连接工艺其具体实施方 式、结构、特征及其功效，详细说明如后。本实施例提供的互不固溶金属银和钽的连接工艺的流程如图1所示。 图1中，S100、对待连接的钽和银进行预处理。具体的，本实施例中的钽可以呈板状，也可以成细长形状的棒状(如圆棒或者方形 棒等)或者块状等，且银可以呈板状，也可以呈细长形状的棒状(如圆棒或者方形棒等)或者 块状等。需要特别说明的是，相互连接的钽和银的具体形状应根据实际需求来设置;虽然本 实施例在对相互连接在一起的钽和银进行结合强度实验时，实际选用了圆棒形的钽以及圆 棒形的银，然而，这并不代表本实施例的连接工艺仅适用于将圆棒形的钽和圆棒形的银相 互连接在一起。 本实施例对钽进行预处理的过程通常包括:对金属钽的待连接面进行打磨，然后， 对打磨后的待连接面依次进行酒精清洗处理、去油处理、去离子水清洗处理、刻蚀处理、去 离子水清洗处理以及超声波清洗处理。本实施例对钽进行预处理的一个具体的例子为:使用酒精对钽进行清洗(如用酒 精擦洗钽的待连接面），然后，将酒精清洗过的钽放入去油液中浸泡（如浸泡3分钟左右，且 钽的待连接面应充分浸入去油液中），以去除钽的待连接面上的油污;本实施例中的去油液 的配比可以为：1升的去油液由37 %的浓盐酸50毫升、98%的浓硫酸50毫升以及蒸馏水组 成;之后，将钽从去油液中取出并放入去离子水中（如浸泡5分钟左右，且钽的待连接面应充 分浸入去离子水中），本实施例可以利用去离子水对钽多次清洗(如利用去离子水对钽清洗 三次）；然后，将钽浸泡在刻蚀液中进行刻蚀处理(如浸泡10分钟左右，且钽的待本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互不固溶金属银和钽的连接工艺，其特征在于，包括：对待连接的钽和银进行预处理；将钽粉状物和银粉状物的混合物压制成厚度为2‑5毫米的坯；按照钽、坯以及银的顺序叠放；对顺序叠放的钽、坯以及银进行固定并施加压力，以使钽的待连接面和银的待连接面均与坯紧密贴合；对处于固定并加压状态的钽、坯以及银进行退火处理，且所述退火处理的退火温度低于银的熔点10‑50摄氏度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭江，
申请(专利权)人：兰微悦美天津科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12