一种钎焊氮化铝陶瓷和可伐合金的方法技术

本发明专利技术涉及一种钎焊氮化铝陶瓷和可伐合金的方法，步骤包括：S1、将所述氮化铝陶瓷以及所述可伐合金进行前处理；S2、于所述氮化铝陶瓷的待钎焊表面制备厚度为5μm

【技术实现步骤摘要】
一种钎焊氮化铝陶瓷和可伐合金的方法


[0001]本专利技术涉及钎焊
，尤其涉及一种钎焊氮化铝陶瓷和可伐合金的方法。

技术介绍

[0002]随着电子工业的高速发展，电子电力器件朝着模块化、智能化的方向发展。由于集成度不断提高，元器件的体积也越来越小，因此人们希望有一种热导率高的陶瓷材料来代替氧化铍和氧化铝，以解决元器件的散热问题。氮化铝陶瓷具有很高的热导率，在陶瓷材料中仅次于氧化铍和碳化硅，还具有力学强度高、抗腐蚀、热膨胀系数与硅相匹配、无毒等优异性能，因而成为目前最具有发展前途的一种陶瓷基板材料。但是氮化铝陶瓷作为一种散热基板材料来使用，必须要实现氮化铝陶瓷与其他材料(金属、合金等)的有效封接，焊接是一种实现陶瓷与金属封接的常用方法。在以往研究陶瓷与金属焊接时，研究氧化铝陶瓷和可伐合金(Fe
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Ni
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Co)焊接较多，主要是两者热膨胀系数相近，焊接时残余应力较小。氧化铝陶瓷和可伐合金焊接一般填充Ag
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Cu
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Ti钎料和Ag
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Cu钎料，采用Ag
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Cu
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Ti钎料时，由于含有活性Ti元素，与陶瓷润色性能较好，但在钎焊过程中钎料中Ti元素会向可伐合金一侧进行扩散，同时Ti元素与可伐合金中的Fe和Ni发生反应，生成Fe2Ni和Ni3Ti脆性化合物，降低Ag
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Cu
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Ti钎料与陶瓷的润湿性能；而采用Ag
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Cu钎料时，发现Ag
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Cu钎料中的Cu会优先沿可伐合金的晶界铺展，且在铺展前沿形成岛状的Cu基固溶体区域，但Ag
‑
Cu钎料具有与可伐合金更好的润湿性但与陶瓷润湿性较Ag
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Cu
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Ti钎料差。
[0003]因此，亟需一种钎焊氮化铝陶瓷和可伐合金的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种钎焊氮化铝陶瓷和可伐合金的方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0006]提供一种钎焊氮化铝陶瓷和可伐合金的方法，步骤包括：
[0007]S1、将所述氮化铝陶瓷以及所述可伐合金进行前处理；
[0008]S2、于所述氮化铝陶瓷的待钎焊表面制备厚度为5μm
‑
10μm的Ti层；
[0009]S3、于所述氮化铝陶瓷待钎焊表面的Ti层上制备厚度为20μm
‑
30μm的Ni层；
[0010]S4、于所述可伐合金的待钎焊表面制备厚度为20μm
‑
30μm的Ni层；
[0011]S5、将所述氮化铝陶瓷以及所述可伐合金进行真空钎焊，钎焊的缝隙处添加AgCu28粉末钎料，钎焊温度为850℃
‑
900℃，保温时间为5min，钎焊后随钎焊炉冷却至室温。
[0012]优选地，所述前处理包括：将所述氮化铝陶瓷以及所述可伐合金均依次进行磨平、清洗、干燥。
[0013]优选地，所述磨平包括：采用金相砂纸进行磨平，直至2000#砂纸为止。
[0014]优选地，所述清洗包括：于超声波清洗器中采用丙酮进行清洗，清洗时间为10min。
[0015]优选地，制备Ti层的方法为磁控溅射法。
[0016]优选地，步骤S3还包括：制备Ni层前，将所述氮化铝陶瓷于超声波清洗器中采用丙酮进行清洗，以去除表面杂质。
[0017]优选地，制备Ni层的方法为电镀法。
[0018]本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0019]本专利技术的方法采用市售钎料即可进行焊接，且钎料于钎缝内的流动性以及界面润湿性均较好，所得钎缝面积较大，致密性高，且无任何缺陷产生；原因在于：现有技术是在钎料中加入钛和镍，这导致了高温钎焊时两者在钎缝处产生偏聚，进而降低了陶瓷与可伐合金的润湿性，且钎缝致密性较差；而本专利技术的方法通过预先在氮化铝陶瓷待钎焊表面制备钛层以及镍层，镍层在一定程度上阻碍了钛向钎料内的扩散，从而保证了氮化铝陶瓷侧的界面润湿性；而预先在可伐合金待钎焊表面制备的镍层能够保证钎焊时两侧界面均为镍，这使得钎料在钎缝内具有较好的流动性，进而钎缝润湿面积大，界面致密且无缺陷；同时，本专利技术通过控制钛层以及镍层的厚度，从而避免了钛和镍在高温钎焊是脱离氮化铝陶瓷或可伐合金而导致界面层不致密或形成孔洞等缺陷。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1中钎焊后的界面组织形貌。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0024]实施例1
[0025]本实施例提供一种钎焊氮化铝陶瓷和可伐合金的方法，步骤包括：
[0026]S1
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1、将尺寸为50mm
×
50mm
×
2mm的氮化铝陶瓷采用金相砂纸进行磨平，直至2000#砂纸为止；磨平后于超声波清洗器中采用丙酮进行清洗，清洗时间为10min；清洗后干燥；
[0027]S1
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2、将尺寸为50mm
×
50mm
×
2mm的可伐合金采用金相砂纸进行磨平，直至2000#砂纸为止；磨平后于超声波清洗器中采用丙酮进行清洗，清洗时间为10min；清洗后晾干；
[0028]S2、采用磁控溅射法，于所述氮化铝陶瓷的待钎焊表面制备厚度为5μm
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10μm的Ti层；若Ti层的厚度小于5μm，则界面上的Ti会向钎缝内扩散，这将导致界面层上残留的Ti减少，容易在界面上形成空洞缺陷；若Ti层的厚度大于10μm，这界面会存在残余应力，导致界面层容易开裂；
[0029]S3、将所述氮化铝陶瓷于超声波清洗器中采用丙酮进行清洗，以去除表面杂质；清洗后采用电镀法，于所述氮化铝陶瓷待钎焊表面的Ti层上制备厚度约为20μm的Ni层；若Ni层的厚度过薄，则界面上的Ni在高温下会与钎料相互扩散，进而导致界面致密性较差，这是
由于Ni具有较好的流动性；若Ni层的厚度过厚，则界面残余应力较大，会导致开裂；
[0030]S4、采用电镀法，于所述可伐合金的待钎焊表面制备厚度约为20μm的Ni层；若Ni层的厚度过薄，则界面上的Ni在高温下会与钎料相互扩散，进而导致界面致密性较差，这是由于Ni具有较好的流动性；若Ni层的厚度过厚，则界面残余应力较大，会导致开裂；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钎焊氮化铝陶瓷和可伐合金的方法，其特征在于，步骤包括：S1、将所述氮化铝陶瓷以及所述可伐合金进行前处理；S2、于所述氮化铝陶瓷的待钎焊表面制备厚度为5μm
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10μm的Ti层；S3、于所述氮化铝陶瓷待钎焊表面的Ti层上制备厚度为20μm
‑
30μm的Ni层；S4、于所述可伐合金的待钎焊表面制备厚度为20μm
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30μm的Ni层；S5、将所述氮化铝陶瓷以及所述可伐合金进行真空钎焊，钎焊的缝隙处添加AgCu28粉末钎料，钎焊温度为850℃
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900℃，保温时间为5min，钎焊后随钎焊炉冷却至室温。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹裕鹏，崔海超，庄焰，
申请(专利权)人：上海克林技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：