一种焊接石墨的铜框架活性钎焊的焊接方法及系统技术方案

本发明专利技术属于石墨活性钎焊技术领域，尤其涉及一种焊接石墨的铜框架活性钎焊的焊接方法及系统，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种焊接石墨的铜框架活性钎焊的焊接方法及系统


[0001]本专利技术属于石墨活性钎焊
，尤其涉及一种焊接石墨的铜框架活性钎焊的焊接方法
。

技术介绍

[0002]石墨具有高导热导电性能，化学性质稳定，耐高温耐腐蚀等显著优点
。
石墨作为散热器材料的研究和应用可以追溯到
19
世纪末和
20
世纪初
。
早期的研究主要集中在利用石墨的高热导率来设计和制造散热器，以便有效地将热量从热源传递到冷却介质中
。
在石墨的活性钎焊中，含有活性元素的焊料被涂敷在连接的表面上，随后，活性元素会与石墨在高温下发生化学反映，形成化学键，这种化学键可以提供较强的连接力和高温性能，适合形状复杂和细小尺寸的部件
。
与其他传统钎焊材料相比，石墨和石墨的焊接温度较高，这增加了钎焊过程的复杂性和难度，与此同时，石墨与石墨的焊接并不稳定，钎焊接头强度较低，非常容易开裂
。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：由于石墨为惰性材料，其表面常常难以与其他物质发生化学反应或形成紧密的相互作用，这使得一些焊料难以在石墨表面形成良好的润湿，因此现有的石墨与石墨的焊接复杂度和难度较高，且焊接后由于石墨质地柔软，机械强度低，不利于工业应用
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种焊接石墨的铜框架活性钎焊的焊接方法
。
[0005]本专利技术是这样实现的，一种焊接石墨的铜框架活性钎焊的焊接方法，包括：
[0006]S1
，将铜箔经过酸
、
丙酮
、
乙醇清洗后，在铜箔两侧均匀附着一层极薄的含有活性元素锡基钎料并迅速烘干；
[0007]S2
，将两侧附着活性元素的铜箔两面贴合石墨，依次将石墨母材
、
铜箔摆放至所需厚度后固定并放入真空钎焊炉中；
[0008]S3
，抽真空低至
10
‑
3Pa
时，开始随炉升温，在
200
‑
350℃
时，保温
10
‑
30min
后进行排胶，将炉升温至钎焊连接温度
900
‑
1050℃
后，保温
10
‑
30min
并施加
500
‑
1500kg
压力，冷却后即可得到石墨块材
。
[0009]进一步，所述铜箔的厚度为
10
‑
100
μ
m。
[0010]进一步，所述极薄的含有活性元素锡基钎料的厚度为
10
‑
60
μ
m。
[0011]进一步，所述极薄的含有活性元素锡基钎料的活性元素包括镍
、
钛
、
铬
、
钒的一种或几种
。
[0012]进一步，所述随炉升温的升温速率为5‑
20℃/min
，冷却速率为5‑
15℃/min。
[0013]进一步，该焊接方法通过在铜箔两侧均匀附着一层含有活性元素的锡基钎料，并在严格控制的真空和温度条件下进行钎焊，实现了铜框架和石墨的高质量
、
可靠连接
。
这种
方法提供了一种高效且稳定的方式来焊接石墨和铜框架，特别是在应用高压和特定温度范围
。
[0014]本专利技术的另一目的在于提供一种利用上述的焊接方法的系统，包括：
[0015]清洗与预处理模块
:
确保铜箔表面干净
、
无油污
、
无杂质，为后续涂覆钎料创造良好条件；
[0016]组装与固定模块
:
确保铜箔和石墨的正确摆放与固定，以及为钎焊做好准备；
[0017]钎焊与压力应用模块
:
在特定环境下进行钎焊，使铜箔与石墨紧密连接；
[0018]冷却与成品检验模块
:
对焊接完成的产品进行冷却处理和质量检验
。
[0019]进一步，清洗与预处理模块包括
:
[0020]锡基钎料涂覆子模块
:
在经过清洗的铜箔表面涂覆一层均匀的锡基钎料；
[0021]烘干子模块
:
迅速对涂覆后的铜箔进行烘干，以确保钎料的附着力，并为后续贴合做准备
。
[0022]进一步，组装与固定模块包括
:
[0023]铜箔和石墨贴合子模块
:
使铜箔两面与石墨紧密接触，确保无气泡和其它杂质；
[0024]摆放至所需厚度子模块
:
根据要求将多层的铜箔和石墨按顺序摆放；
[0025]真空钎焊炉预置子模块
:
将摆放好的组合放入真空钎焊炉中
。
[0026]进一步，钎焊与压力应用模块包括
:
[0027]真空抽取子模块
:
在钎焊炉内创建真空环境，去除氧气和其他杂质；
[0028]温度控制子模块
:
通过加热元件控制炉内温度，达到排胶和钎焊所需的特定温度；
[0029]压力应用子模块
:
在达到钎焊温度时施加外部压力，确保铜箔与石墨的均匀连接
。
[0030]进一步，冷却与成品检验模块包括
:
[0031]自动冷却子模块
:
通过制冷系统快速降低炉内温度，确保焊点的强度和均匀性；
[0032]石墨块材质量检测子模块
:
对焊接后的石墨块材进行视觉
、
结构和物理检测，确保产品的质量达标
。
[0033]这样的模块化设计使得整个焊接过程更为系统化，有助于提高生产效率和产品质量
。
[0034]结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
[0035]第一，本专利技术采用铜框架活性钎焊的焊接方法，通过优化石墨与石墨层之间的焊料，将传统铜基焊料简单的混合结构改良为具有铜框架的焊料层，焊接后的石墨利用中间具有铜框架的焊料层，具有更高的机械强度且活性元素的均匀分布使得制备的石墨焊接样品具有更高的接头强度，更低的焊接温度
。
[0036]第二，本专利技术简单有效可控，易于生产，具有原料丰富
、
成本低廉
、
制作过程简单等显著优势
。
[0037]第三，本专利技术的技术方案是否解决了人们一直渴望解决
、
但始终未能获得成功的技术难题：提升了焊接石墨的机械强度，且焊接石墨具有更高的接头强度，更低的焊接温度
。
有望将其应用于电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种焊接石墨的铜框架活性钎焊的焊接方法，其特征在于，使用含有活性元素的锡基钎料对铜箔进行预处理，在特定的温度和压力条件下进行真空钎焊；还通过精确控制环境和工艺参数来确保焊接质量和石墨块材的性能
。2.
如权利要求1所述的焊接石墨的铜框架活性钎焊的焊接方法，其特征在于，包括：
S1
，将铜箔经过酸
、
丙酮
、
乙醇清洗后，在铜箔两侧均匀附着一层极薄的含有活性元素锡基钎料并迅速烘干；
S2
，将两侧附着活性元素的铜箔两面贴合石墨，依次将石墨母材
、
铜箔摆放至所需厚度后固定并放入真空钎焊炉中；
S3
，抽真空低至
10
‑
3Pa
时，开始随炉升温，在
200
‑
350℃
时，保温
10
‑
30min
后进行排胶，将炉升温至钎焊连接温度
900
‑
1050℃
后，保温
10
‑
30min
并施加
500
‑
1500kg
压力，冷却后即可得到石墨块材
。3.
如权利要求1所述的焊接石墨的铜框架活性钎焊的焊接方法，其特征在于，铜箔的厚度为
10
‑
100
μ
m。4.
如权利要求1所述的焊接石墨的铜框架活性钎焊的焊接方法，其特征在于，极薄的含有活性元素锡基钎料的厚度为
10
‑
60
μ
m。5.
如权利要求1所述的焊接石墨的铜框架活性钎焊的焊接方法，其特征在于，极薄的含有活性元素锡基钎料的活性元素包括镍
、
钛
、
铬
、
钒的一种或几种；随炉升温的升温速率为5‑
20℃/min
，冷却速率为5‑
15℃/min。6.
一种利用如权利要求1所述的焊接方法的系统，其特征在于，包括：清...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛国庆，申浩然，李康勇，王智强，时晓洁，李巍巍，杨柳，金莉，马凯，江链涛，谭令其，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：