互不固溶金属的连接工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种金属间的连接技术，特别是涉及一种互不固溶金属的连接工艺。
【背景技术】
[0002] 在一些技术领域中，尤其是在核聚变等技术领域中，往往会存在将互不固溶的两 金属相互连接的需求；一个具体的例子，钼由于其具有较高的熔点、良好的热导率、低蒸汽 压以及低溅射等特点而成为优良的等离子面对材料，而铜由于其具有良好的热导率等特点 而成为优良的热沉材料，由于核聚变技术需要将等离子面对材料与热沉材料连接起来，因 此，互不固溶金属钼和铜需要被连接在一起。这里的互不固溶金属是指金属间的固溶度较 小，甚至为零。
[0003]目前，现有的互不固溶金属相互连接的方法包括：将与两种待连接材料均固溶的 金属或合金作为中间层，利用中间层与两种待连接材料的相互扩散来实现两种带连接材料 的连接；如BYJ. E. RAMIREZ于2014年在Welding Journal (焊接杂志）上发表的关于不锈 钢与钛相互连接的文章，该文章描述了在不锈钢和钛之间沉积镍和铜，通过使镍和铜分别 与两端的不锈钢和钛形成金属间化合物，从而实现不锈钢和钛之间的连接。然而，在两种互 不固溶的两种金属之间引入其他材料不仅会改变连接体的材料成分，而且很容易对材料在 特定应用环境中的附加性能（如铁磁性）产生不良影响。
[0004] 有鉴于此，业界往往希望将两种互不固溶的金属直接连接起来，如在申请号为 201310593854. 0的专利申请中，采用了离子注入以及电镀等技术将钼和铜直接连接起来。
[0005] 然而，发明人在实现本发明过程中发现，现有的将互不固溶的两种金属直接连接 起来的方法存在工艺较繁琐以及两种金属之间的结合界面不均匀不连续等问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于之一，提供一种互不固溶金属的连接工艺，所要解决的技术问 题是，在简化工艺的同时，使互不固溶的金属间的结合界面均匀且连续，并使互不固溶的金 属间具有较佳的结合强度，非常适于实用。
[0007] 本发明的目的以及解决其技术问题可以采用以下的技术方案来实现。
[0008] 依据本发明提出的一种互不固溶金属的连接工艺，所述方法包括：对待连接的第 一金属和第二金属进行预处理；将第二金属的粉状物压制成厚度为2-5毫米的坯；按照第 一金属、坯以及第二金属的顺序叠放；对顺序叠放的第一金属、坯以及第二金属进行固定并 施加压力，以使第一金属和第二金属与坯紧密贴合；对处于固定并加压状态的第一金属、坯 以及第二金属进行退火处理；其中，第一金属包括：钼或者钨，第二金属包括：铜或者银，且 所述退火处理的退火温度低于第二金属的熔点10-50摄氏度。
[0009] 借由上述技术方案，本发明的互不固溶金属的连接工艺至少具有下列优点及有益 效果：本发明通过在第一金属和第二金属之间设置由第二金属的粉状物压制成而成的坯， 并对叠放的第一金属、坯以及第二金属进行固定加压以及退火处理，在退火温度略低于第 二金属的熔点时，第二金属不会发生变形熔化现象，又由于第一金属的熔点高于第二金属 的熔点，因此，仅有由第二金属的粉状物形成的坯会发生变形熔化现象，从而产生瞬时液 相；由于液相的坯能够与第一金属连接面充分接触，并均匀的扩散至第一金属的连接面中， 因此，第一金属的连接面会形成均匀连续的合金化界面；由于坯与第二金属为同种金属，因 此，液相的坯和第二金属可以通过原子扩散而紧密的连接在一起；从而本发明提供的技术 方案在没有添加第三方材料的情况下，利用压坯、固定加压和退火工艺将第一金属和第二 金属直接连接起来，不仅工艺简单，而且可以使互不固溶的金属间的结合界面均匀且连续， 并使互不固溶的金属间具有较佳的结合强度。
[0010] 综上所述，本发明在技术上具有显著的进步，并具有明显的积极的技术效果，诚为 一新颖、进步、实用的新设计。
[0011] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可以依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能 够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明的互不固溶金属的连接工艺流程图；
[0013] 图2为本发明的用于拉伸试验的金属棒的示意图；
[0014] 图3为对本发明的金属棒进行加压的示意图；
[0015] 图4为本发明的金属棒的中间层的基体形貌SEM观察图；
[0016] 图5为本发明的钼和铜的连接界面形貌SEM观察图；
[0017] 图6为本发明的钼和铜的连接界面扩散深度SEM线扫分析图；
[0018] 图7为本发明的钼和铜的拉伸强度示意图；
[0019] 图8为本发明的钼和铜的拉伸断口示意图。
【具体实施方式】
[0020] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结 合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的互不固溶金属的连接工艺其【具体实施方式】、结 构、特征及其功效，详细说明如后。
[0021] 实施例一、互不固溶金属的连接工艺。该方法的流程如图1所示。
[0022] 图1中，S100、对待连接的第一金属和第二金属进行预处理。
[0023] 具体的，本实施例中的第一金属可以为钼，第一金属也可以为钨，而第二金属可以 为铜，第二金属也可以为银。也就是说，本实施例的技术方案可以将钼和铜连接在一起，也 可以将钼和银连接在一起，也可以将钨和铜连接在一起，还可以将钨和银连接在一起。
[0024] 本实施例中的第一金属可以呈板状，也可以成细长形状的棒状（如圆棒或者方形 棒等）或者块状等，且第二金属可以呈板状，也可以呈细长形状的棒状（如圆棒或者方形棒 等）或者块状等。
[0025] 需要特别说明的是，相互连接的第一金属和第二金属的具体形状应根据实际需求 来设置；虽然本实施例在对相互连接在一起的第一金属以及第二金属进行结合强度实验 时，选用了圆棒形的第一金属以及圆棒形的第二金属，然而，这并不代表本实施例的连接工 艺仅适用于将圆棒形的第一金属和圆棒形的第二金属相互连接在一起。
[0026] 本实施例对第一金属进行预处理的过程通常包括：对第一金属的待连接面进行打 磨，然后，对打磨后的待连接面依次进行酒精清洗处理、去油处理、去离子水清洗处理、刻蚀 处理、去离子水清洗处理以及超声波清洗处理。
[0027] 本实施例对第一金属进行预处理的一个具体的例子为：使用酒精对第一金属进行 清洗（如用酒精擦洗第一金属的待连接面），然后，将酒精清洗过的第一金属放入去油液中 浸泡（如浸泡3分钟左右，且第一金属的待连接面应充分浸入去油液中），以去除第一金属 的待连接面上的油污；本实施例中的去油液的配比可以为升的去油液由37%的浓盐酸 50毫升、98%的浓硫酸50毫升以及蒸馏水组成；之后，将第一金属从去油液中取出并放入 去离子水中（如浸泡5分钟左右，且第一金属的待连接面应充分浸入去离子水中），本实施 例可以利用去离子水对第一金属多次清洗（如利用去离子水对第一金属清洗三次）；然后， 将第一金属浸泡在刻蚀液中进行刻蚀处理（如浸泡10分钟左右，且第一金属的待连接面应 充分浸入刻蚀液中），以便于在第一金属的待连接面上形成纳米级的刻蚀坑，从而增加第一 金属的待连接面的表面积；本实施例中的刻蚀液的配比可以具体为升的刻蚀液由37% 的浓盐酸150毫升、98%的浓硫酸150毫升、80克三氧化络以及蒸馏水组成；之后，将第一 金属从刻蚀液中取出并放入去离子水中（如浸泡15分钟左右，且第一金属的待连接面应充 分浸入去离子水中）；然后，对第一金属进行超声波清洗（如利用超声频率为50Hz且温度 为30摄氏度的超声波对第一金属的待连接面清洗20分钟）；在超声波清洗结束后，将第一 金属晾干待用。
[0028] 本实施例对第二金属进行预处理的过程通常包括：对第二金属的待