本申请描述了一种通过非反应性钎焊接合由碳化硅为基础的材料制成的至少两个部件（1，2）的方法，其中，使部件与非反应性钎焊组合物（3）接触，将由部件（1，2）和钎焊组合物（3）形成的组件加热到足以完全地或至少部分地熔化钎焊组合物（3）的钎焊温度，并且将部件（1，2）和钎焊组合物（3）冷却，从而使得在所述组合物已固化之后形成适度耐火接合部；并且其中，非反应性钎焊组合物（3）是按照原子百分比包括60%到66%的硅和34%到40%的镍的二元合金。还限定了一种如上所限定的钎焊组合物（3）、一种包括所述钎焊组合物的粉末以及有机粘结剂的钎焊糊状物或悬浮物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于通过具有非反应性钎焊组合物的非反应性钎焊(non-reactive brazing)组装、接合由碳化娃为基础的材料制成的部件的方法，以用于特别是制备完全地以碳化硅为基础的部件的目的。 根据本专利技术的组装、接合方法通常地在不超过1150° C (优选地在1020° C与1150° C之间)的温度下执行。本专利技术还涉及钎焊成分以及通过该方法获得的接合和组件，一种组件的最大使用温度大致在850° C与880° C之间。通过“碳化硅为基础”的材料大致表示这样的材料，即，其碳化硅成分在重量上等于或大于50%,优选地重量上等于或大于80%,进一步优选地重量上为100%,在该后一种情形中，可以说是该材料由碳化硅组成或构成。碳化硅可以是以碳化硅的纤维的形式或者通过陶瓷结合剂烧结或者结合的碳化硅的粉末。这些碳化硅为基础的材料特别地可以是纯碳化硅(诸如纯a (a-SiC)或者纯3(^ -SiC)碳化硅)、由渗入有硅的碳化硅(SiSiC)的基板、或者诸如具有碳化硅纤维和/或基质(matrix,基质)的复合物材料的碳化娃为基础的复合物材料。本专利技术的
可以定义为在大致地不超过1150° C ((等同于钎焊平稳期(plateau)保持温度的温度)，优选地在1020° C到1150° C的温度)的实施温度钎焊。本专利技术相关的装备因此大致地认为是“适度耐火材料”，即，这些组件的最大使用温度大致是850° C到880° C的等级。这些组件可以进入到复杂形状的部件的生产，在碳化硅为基础的基板之间要求良好的机械强度并且可选地在接合的任一侧处要求令人满意的密封。
技术介绍
已知的是，难以制造由陶瓷制成(特别地由碳化硅制成)的大尺寸部件。在烧结大尺寸碳化硅中的主要部件之后，公差不好控制，并且由于成本相关的原因，这些部件的机械加工是不可接受的。此外，并且出于相同的原因，通常很难以诸如碳化硅的硅为基础的化合物制造复杂形状的部件。因此，通常优选的是从简单形状和/或小尺寸的陶瓷元件制造大尺寸和/或具有复杂形状的部件或结构，并且然后组装置这些元件以形成最终的结构。所述技术对于制造热交换器类型的结构是特别有必要的，并且在碳化硅中的结构部件具有可能高达例如900° C、甚至1000° C的使用温度。考虑到在诸如碳化硅的陶瓷的应用中使用的高温，例如接近900° C到1000° C，这些陶瓷通过与有机粘合剂的接合被排除，因为该类型的组件的使用温度最大不能超过200。 Co纯机械组件，例如通过装订或拧紧，仅确保多个部件之间的局部、随机的接触。由此获得的组件不能是不受影响的。机械强度仅通过装订钉与螺钉确保，这是有限的。为了确保接合的良好的机械强度，很关键的是在待连接的部件之间形成良好的粘附，这通过螺钉与装订钉是不可能的。此外，通过焊接的传统的接合技术依靠具有或没有填充金属的能量束(TIG焊、电子或激光焊接)并且涉及待连接的部件的局部熔融不被用于组件陶瓷，因为其不能熔融陶瓷的基板或部件，并且特别地因为碳化硅在熔融之前分解。用于获得陶瓷的耐火组件的通常技术是固相扩散结合和通过烧结或者共烧结接口 o对于通过扩散结合的组件来说，在界面之间以高温施加压力，以允许两个基板之间的原子相互扩散。该温度通常保持低于最小耐火材料的熔融点，并且因此在该系统中没有液相。在沿着单个方向的按压下、或者在等压的室中获得这种连接类型。扩散结合很适于接合两种金属合金并且很少适于接合陶瓷材料，因为形成陶瓷的原子几乎不在接合处扩散。此外，从机械光电来说，该方法是抑制性的，因为其要求在压缩多孔下布置易碎基板以及诸如碳化硅复合物的材料，所述基板和材料面临在该机械按压载荷下高度损坏的风险。通过烧结或共烧结由碳化硅制成的部件的接合要求高压以及高温和长的保持时间，因为该过程是以在碳化硅元件之间的相互扩散的原则为基础的。换句话说，通过烧结的固相扩散结合和接合从实施的观点来看具有被约束的弊端，因为-对于固相扩散结合来说，如果使用单轴按压，该部件的形状必须保持简单，否则其要求复杂工具和准备，例如，如果使用HIP (热等静压)，则需要制造外套、真空密封、热等静压、外套的最终机械加工。-对于通过烧结的共烧结或接合来说，存在相同的问题(部件的形状、实施复杂)与，此外，需要控制在待接合的两种材料之间待插入的填充粉末的烧结。-这两种技术额外地要求在高温下使用长的保持时间(一个到几个小时)，因为使用的过程依靠固相扩散。根据上述内容，并且总结起来，为了确保良好的机械强度(特别地并且可选地，组件的令人满意的密封)，仅能够设想使用液相的那些过程，诸如钎焊。钎焊是低成本技术，容易执行并且被最通常地使用。可以使用钎焊制备复杂形状的部件，并且钎焊操作受限于在待接合的部件之间、或者在两个部件之间的接合处附近布置被称作钎焊合金的填充合金、熔化该合金、填充部件之间的接合，其中所述填充合金能够在待接合的界面上方润湿并且扩散。在冷却钎焊之后，合金固化，从而使得组件能够结合。对于碳化硅为基础的材料中的部件来说，大部分钎焊组合物是不足以耐火。这些大致是由具有甚至远低于1000° C的熔化点的金属合金形成的钎焊组合物。所述熔化温度对于在800° C或900° C的范围中(例如从850° C到880° C)的温度的应用是明显地不够的。此外，在500° C与之后，形成这些金属钎焊组合物的部分的大部分化学元素与碳化硅是高度反应性的并且导致脆性的化合物。因此，对于通常地在1000° C以上的较高温度的钎焊来说，不仅在钎焊操作过程中而且也在通过固相扩散的功能性使用过程中，所述钎焊组合物或者钎焊合金将会机械地攻击碳化硅为基础的材料。还指出的是，最少反应性的合金也是最不耐火的，诸如例如具有Ag-Cu基质的AgCuTi合金以及在低浓度中的活性钛元素。对于本专利技术更特别地关注的应用来说(所述应用是具有适度耐火性组件的具有大致高达850° C (甚至880° C)的使用温度的那些)，考虑到它们与碳化硅强烈的反应，主要含有银、或银-铜、铜、镍、铁、钴、钼、钯或金的所有的反应性钎焊组合物因此被排除。在文献中呈现了更耐火并且具有高的硅含量的钎焊合金的配方、钎焊组合物。这些钎焊组合物与碳化硅几乎不具有反应行为，甚至是非反应性的，这防止了脆弱化合物的形成。然而，非反应性或者非常低的反应性的该标准对于确保钎焊接合的良好的机械强度来说不是足够的条件。在该文献中，以二元硅为基础的钎焊合金的屈服强度值相对于加入以硅为基础的非反应性钎焊组合物的第二元素是最可变化的。例如，对于非反应性Fe-Si系(按照重量计45%Fe_55%Si)来说，尽管在文献中指出的该组合物的非反应性，文献提及其具有2MPa的等级的极低的极限抗拉强度，同时对于Cr-Si系来说(按照重量计25%Cr-75%Si)，该相同的文献提到其具有12MPa的等级的更高值。对于非反应性Co-Si系合金来说(按照重量计90%Si_10%Co)，文献提到在压缩/剪切下的约IOOMPa的值。以硅为基础的钎焊组合物的该特性、特别地是机械特性是完全地不可预测的并且绝对地不能从已经知道的Si为基础的钎焊组合物(即使是非常接近的类型)中推断出来。换句话说，当试图制备硅为基础的钎焊组合物(特别地用于碳化硅中的钎焊部件)本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：瓦莱里·肖马，让弗朗索瓦·埃纳，
申请(专利权)人：法国原子能及替代能源委员会，
类型：
国别省市：
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