【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钎焊连接，具体涉及一种以nicofemo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法。
技术介绍
1、碲化铋热电材料在室温下热电性能好，研究成熟，应用广泛。铜的电阻率低、导热性好，是高经济性的理想电极材料。碲化铋与铜的接头是热电器件中的核心组成，提高其连接质量有助于提高热电器件的热电转换效率及使用寿命。
2、在碲化铋与铜的连接中，最常使用的连接方法是钎焊法，因其连接温度低、对母材损伤较小且连接质量高。在钎焊过程中，碲化铋与钎料间的冶金结合是实现可靠连接的重中之重。在热电器件的实际应用中，即使在低于钎料熔点的工作温度下，碲化铋与钎缝间仍存在元素互扩散，进而造成反应层持续增厚，这会导致接头性能降低，最终接头失效。
3、当前的主要应对方法是在碲化铋表面制备阻隔层，以抑制过量的界面反应并保证钎料与阻隔层润湿良好。然而，当前广泛使用的阻隔层材料服役温度均在200℃以下；当处于200℃以上时，阻隔层与碲化铋间过量的扩散和界面反应会不断消耗阻隔层，从而导致接头无法稳定服役。
4、目前，可以实现碲化铋与铜的接头在200℃以上稳定服役的阻隔层材料还未见报导。因此，设计一种符合条件的阻隔层材料，用于实现碲化铋与铜的接头在200℃以上稳定服役，成为行业内亟待解决的技术性难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决碲化铋与铜的热电接头在200℃以上长期服役时，因元素剧烈互扩散而导致反应层过厚，抗剪强度过低(＜5mpa)，界面电阻率过高(＞20μω·cm2)，
2、一种以nicofemo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，按以下步骤进行：
3、步骤s1：制备待焊碲化铋；
4、将碲化铋热电材料进行切割，然后对碲化铋热电材料的待焊面进行打磨、抛光和超声清洗，再在碲化铋热电材料的待焊面电镀nicofemo镀层；将nicofemo镀层进行抛光和超声清洗，然后在nicofemo镀层的表面制备一层金属镀层，得到待焊碲化铋；
5、步骤s2：制备待焊铜；
6、将铜电极切割，然后对铜电极的待焊面进行打磨、抛光和超声清洗，得到待焊铜；
7、步骤s3：钎焊待焊碲化铋与待焊铜；
8、将钎料置于步骤s1中得到的待焊碲化铋的待焊面与步骤s2中得到的待焊铜的待焊面之间进行装配，得到待焊连接件；将待焊连接件置于加热炉中，加热至300～320℃，并在300～320℃的温度条件下保温5～30min，保温结束后冷却至室温，完成碲化铋与铜的钎焊连接。
9、本专利技术的有益效果：
10、(1)本专利技术一种以nicofemo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，在碲化铋表面电镀nicofemo镀层，并采用软钎料或纳米银焊膏对碲化铋与铜进行连接。其中，nicofemo镀层中各元素含量在5％～35％之间，符合高熵合金构成，高熵合金具有迟滞扩散效应，nicofemo阻隔层具有较好的扩散阻隔性。同时，镀层中含有难熔元素mo，mo会进一步提高阻隔层的热稳定性。nicofemo镀层与碲化铋结合良好，而在nicofemo镀层上制备的纯金属镀层(如ni、co、ag等)，钎料在该金属镀层上润湿良好且反应层薄。退火时效后，接头的力学性能、界面电阻率保持稳定。采用本专利技术钎焊连接方法室温下接头抗剪强度可达20mpa，在200℃以上服役时，接头保持稳定，接头抗剪强度在15mpa以上，接头处界面电阻率较低，解决了现有碲化铋与铜的热电接头中脆性反应层过厚及热稳定性差的问题。
11、(2)本专利技术采用软钎料或纳米银焊膏连接碲化铋与铜，连接温度低，对母材损伤小，热膨胀系数匹配优异，接头抗剪强度高，界面电阻率低。
12、(3)本专利技术可获得一种以nicofemo为阻隔层的碲化铋与铜的连接方法，实现碲化铋与铜的钎焊连接，工艺简单、重复性良好。
13、本专利技术可获得一种以nicofemo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法。
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1.一种以NiCoFeMo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其特征在于该钎焊连接方法按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种以NiCoFeMo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其特征在于步骤S1和步骤S2中超声清洗的时间均为10～20min。
3.根据权利要求1所述的一种以NiCoFeMo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其特征在于步骤S1中在碲化铋热电材料的待焊面电镀NiCoFeMo镀层的电镀工艺参数：电镀液温度为35～60℃，电流密度为1～12A/dm2，电镀时间为1～60min。
4.根据权利要求1或3所述的一种以NiCoFeMo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其特征在于步骤S1中在碲化铋热电材料的待焊面电镀NiCoFeMo镀层采用的电镀液由50～350g/L硫酸镍、10～100g/L氯化镍、10～100g/L硫酸钴、10～100g/L硫酸亚铁、10～40g/L钼酸钠、30～100g/L柠檬酸钠和20～40g/L硼酸组成。
5.根据权利要求1或3所述的一种以NiCoFeMo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其
6.根据权利要求5所述的一种以NiCoFeMo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其特征在于步骤S1中所述的NiCoFeMo镀层的厚度为1～30μm。
7.根据权利要求1所述的一种以NiCoFeMo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其特征在于步骤S1中所述的金属镀层为Ni、Co、Fe、Ag或Au。
8.根据权利要求1所述的一种以NiCoFeMo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其特征在于步骤S3中所述的钎料为锡基钎料、铅基钎料、金基钎料或纳米银焊膏。
9.根据权利要求1或8所述的一种以NiCoFeMo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其特征在于步骤S3中所述的钎料的厚度为0.05～0.2mm。
10.根据权利要求1所述的一种以NiCoFeMo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其特征在于步骤S3中将待焊连接件置于加热炉中，以5～15℃/min的升温速率加热至300～320℃。
...【技术特征摘要】
1.一种以nicofemo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其特征在于该钎焊连接方法按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种以nicofemo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其特征在于步骤s1和步骤s2中超声清洗的时间均为10～20min。
3.根据权利要求1所述的一种以nicofemo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其特征在于步骤s1中在碲化铋热电材料的待焊面电镀nicofemo镀层的电镀工艺参数：电镀液温度为35～60℃，电流密度为1～12a/dm2，电镀时间为1～60min。
4.根据权利要求1或3所述的一种以nicofemo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其特征在于步骤s1中在碲化铋热电材料的待焊面电镀nicofemo镀层采用的电镀液由50～350g/l硫酸镍、10～100g/l氯化镍、10～100g/l硫酸钴、10～100g/l硫酸亚铁、10～40g/l钼酸钠、30～100g/l柠檬酸钠和20～40g/l硼酸组成。
5.根据权利要求1或3所述的一种以nicofemo为阻隔层的碲化铋与铜的钎焊连接方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙湛，卜静冬，张丽霞，耿慧远，常青，张博，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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