Pd基活性钎料对SiC陶瓷的润湿研究

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第7&卷第2期

DEFG7&HG2

稀有金属

3’’5年(月)>*G3’’5

!"基活性钎料对#$%陶瓷的润湿研究

谢元锋"，吕

!

宏，康志君，楚建新，张小勇，王林山

（北京有色金属研究总院粉末冶金及特种材料研究所，北京&’’’((）

摘要：为研究!"基钎料钎焊#$%陶瓷与其他材料的接合机制，研究了!")*+,-.$钎料对#$%陶瓷的润湿规律，发现元素.$显著影响钎料对#$%陶瓷的润湿性。通过/射线衍射仪对润湿界面进行了观察，发现在钎料与#$%润湿界面存在!"和#$的化合物!"&’’0!#$!以及.$%。说明!")*+,-.$能够润湿#$%陶瓷，并与#$%陶瓷形成冶金结合。用!")*+,钎料对两种#$%样品在同样温度条件下作了高真空，低真空润湿试验。一种是在高真空中处理的涂.$的#$%样品；另一种是不涂.$的#$%样品。结果在高真空和低真空两种试验条件下，!")*+,钎料对高温处理的涂.$的#$%样品均润湿良好，而对不涂.$的#$%样品不润湿。实验结果说明!")*+,合金对涂.$的#$%样品表面的润湿其实就是对.$%表面的润湿，.$%的形成是!"合金润湿#$%陶瓷的必要条件。

关键词：#$%陶瓷；!"基活性钎料；钎焊；润湿中图分类号：.1&23

文献标识码：)

文章编号：（3’’5）’34(05’56’20’4’60’4

随着科学技术的发展，对#$%，#$782等精密陶瓷材料的要求越来越高，需要陶瓷材料能在更高的温度、压力下可靠的工作，同时对精密陶瓷材料

［&］

的连接技术也提出了更高的要求。

道的高度密封，良好变形性能减少了应力破裂的

［&’］

危险，而且钎料对基体金属没有腐蚀作用。

!"基钎料的钎焊温度通常低于&34’?，而使用温度可高达(’’?，因此是一种非常有吸引力的钎料体系。

本研究选择一种可在大气环境下使用的钯基钎料!")*+,，这种钎料一般用来焊接金属。为利用!")*+,钎料的优点来钎焊#$%陶瓷，在!")*+,钎料的基础上引入能与#$%陶瓷反应的活性元素.$来润湿陶瓷，并作!")*+,-.$钎料与#$%陶瓷的润湿试验，本文还进行了用!")*+,钎料润湿表面经过表面改性的陶瓷样品的试验。

活性钎焊法是连接精密陶瓷材料的主要方法之一，这种方法是向普通钎料中加入活性元素如.$，9:，;<等，利用活性元素与陶瓷材料起反应从

［&=2］

。常用的)*%>.$，而达到焊接陶瓷材料的目的

［4］

，但它们的焊接温度%>.$钎料已有较长的历史

小于&’’’?，其焊接接头使用温度一般很难高于6’’?

［6=@］

。而目前焊接接头使用温度高于6’’?

的活性钎料其焊接温度多数高于&7’’?。因此，要提高钎焊接头的高温性能，满足精密陶瓷材料的使用要求，有必要开发焊接接头使用温度更高的钎料体系，本研究选用!"基活性钎料。

!"基钎料不但耐高温性能好，而且具有非常好的润湿性、流动性和填充性，钎焊接头的抗氧化性能、抗腐蚀性能也很好，机械强度也较高。这类钎料在航空航天工业中具有重要的用途。如)*54!"3’+,合金可用来钎焊6’’=5’’?下工作的零件；)*62!"77+,可钎焊使用温度达(’’?左右的零件。前一种钎料曾被用来焊接火箭发动机的推力室薄壁管道，该钎料极好的润湿性保证了管

!收稿日期：3’’60’@03&；修订日期：3’’60&’07&

&实验

本研究中使用自制的!"62)*77+,钎料片材与不同厚度的.$箔组成不同成分的!")*+,-.$作为钎料。由于使用的金属.$箔的厚度仅有几微米厚，而这样厚度的.$箔很难采用轧制的方法加工而成，所以试验中采用酸液腐蚀的方法来进行.$箔的加工和厚度控制。采用4A;B-&4A;8C7-(’A;3C腐蚀溶液，通过控制腐蚀时间可以精确地控制.$箔的厚度。腐蚀时间与腐蚀厚度的关系如图&所

万方数据"通讯联系人（JOPQ$F：R$ST>Q,<S,*U*:$,PGVEP）

作者简介：谢元锋（&@640），男，江西人，博士，高级工程师

@期谢元锋等#$基活性钎料对+",陶瓷的润湿研究51S

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!示。这种腐蚀液能够保证被腐蚀!"箔表面光洁、平整，而且厚度均匀一致。

通过精确控制#$基合金箔和!"箔的厚度可以准确调整#$%&’()!"钎料的成分，最终配制钎料成分如表*所示。

+",陶瓷为热压烧结方法制备，试样尺寸为**--.**--./--。润湿角的测量采用座滴法，试验前+",陶瓷和钎料都在超声波清洗槽中用丙酮清洗，然后放入真空钎焊炉中，#$基钎料试验含量的升高，润湿角不断下降，润湿角最低接近1O

#$%&’()!"活性钎料中!"含量对润湿角影响很显著，这是由于!"含量越高，可供反应的!"元素供应越多，+",与!"反应就越快，生成!",的量也越多，钎料在+",表面的铺展面积就越大，润湿角就越小。3?3

温度对润湿角的影响

图/是温度与润湿角的关系曲线，由图可见：当!"含量为*P（质量分数）时，随着温度的升高，温度为**012*3014，保温时间为5-"(。全部试验在优于3.*16/#7真空中进行，润湿角在室温测量。

物相分析用8射线衍射仪进行分析。衍射仪89:）为日本9"&7;<公司的:=-7>。

3

结果

3?*

#$%&’()!"钎料中钛含量对润湿角的影响图3是*3@14时#$%&’()!"钎料的!"含量A

润湿角关系图。由图3可以看到：随着钎料中!"

图*腐蚀时间与!"箔腐蚀厚度关系图B"&?*

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表!不同"#含量的$%&’()*"#钎料配比成分"+,-.!

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万方数据

#$%&’()!"钎料对+",陶瓷润湿角显著降低。

提高温度可以促进活性钎料中!"元素与+",的化学反应以及降低钎料的粘度，所以提高温度可以使润湿角降低，促进钎料对+",陶瓷的铺展。3?/

#$%&’(对表面经涂!"处理的+",陶瓷的润湿

#$%&’()!"能够在高真空环境下润湿+",陶瓷，为了验证润湿机制，试验中还研究了在高真空和低真空两种条件下，#$%&’(合金对表面涂!"和

图3!"含量对润湿角的影响

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图/

温度与润湿角的关系

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!没有涂!"的两种#"$陶瓷样品的润湿情况。表面涂!"的#"$陶瓷样品的制作工艺是：先将!"粉调成糊状，并涂在#"$陶瓷样品上，然后在%&&&’进行热处理。试验 …… 此处隐藏：9057字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……