陶瓷基复合材料辅助钎焊的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及材料焊接领域。
【背景技术】
[0002]在先进复合材料的发展中，特别是在航空航天工业用先进材料的研发进程中，苟1刻的服役条件对质量轻、耐高温性能好、机械性能优良的先进陶瓷基复合材料不断提出更高的要求，这使得以纤维编织复合材料为代表的先进复合材料得到越来越多的关注。而作为一种关键的保护和电气部件，Si02陶瓷基复合材料已在航天飞行器的天线罩上得到广泛应用。在天线罩的装配及使用中，罩体复合材料必然需要在其端部与金属材料实现有效连接，从而获得成品构件。
[0003]目前，烧结金属粉末、扩散焊、过渡液相结合和真空钎焊已成为陶瓷-金属连接常用的方法。其中，真空钎焊的方法应用最为广泛，因为这种方法操作简单，成本低且接头质量高。真空钎焊是指，工件加热在真空室内进行，主要用于要求质量高的产品和易氧化材料的焊接。在真空钎焊过程中，焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件。然而，非晶的熔石英难以被活性钎料润湿，进而影响Si02陶瓷基复合材料与金属钎焊的接头力学性能。
【发明内容】
[0004]本发明要解决现有Si02陶瓷基复合材料中非晶的熔石英难以被活性钎料润湿，进而影响3102陶瓷基复合材料与金属钎焊的接头力学性能的问题，而提供一种表面腐蚀S1 2陶瓷基复合材料辅助钎焊的方法。
[0005]—种表面腐蚀Si02陶瓷基复合材料辅助钎焊的方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0006]—、将3102陶瓷基复合材料、钎料及金属材料分别用砂纸打磨，然后依次用丙酮清洗lOmin?20min，得到预处理后的3102陶瓷基复合材料、预处理后的钎料及预处理后的金属材料；
[0007]二、用腐蚀液对预处理后的Si02陶瓷基复合材料进行腐蚀，腐蚀深度为0.01mm?5mm，腐蚀后用丙酮清洗lOmin?20min，得到腐蚀后的3;102陶瓷基复合材料；
[0008]所述的腐蚀液为质量百分数为1%?48%的氢氟酸和质量百分数为1%?70%的硝酸的混合液，所述的质量百分数为1%?48%的氢氟酸与质量百分数为1%?70%的硝酸的体积比为1: (1?5)；
[0009]或者所述的腐蚀液为质量百分数为10%?50%的NaOH和质量百分数为10%?50 %的Κ0Η的混合液，所述的质量百分数为10 %?50 %的NaOH和质量百分数为10 %?50%的Κ0Η的体积比为1: (1?5)；
[0010]三、将预处理后的钎料置于腐蚀后的Si02陶瓷基复合材料与预处理后的金属材料待焊接面之间，得到待焊件，将待焊件置于真空钎焊炉中，对真空钎焊炉抽真空至5X10 4Pa?5X10 3Pa，然后将真空钎焊炉温度升温至500°C?1200°C，并在温度为500 °C?1200 °C下保温5min?30min，最后以5 °C /min?10 °C /min将温度由500 °C?1200°C冷却至室温，即完成表面腐蚀Si02陶瓷基复合材料辅助钎焊的方法。
[0011]本发明通过采用腐蚀液可使3102陶瓷基复合材料表面难润湿的非晶态Si02被腐蚀，从而显著地改善了活性钎料在3102陶瓷基复合材料表面的润湿性，并且形成在陶瓷侧独特的钉扎效果，钉扎效果可以缓解接头残余应力，从而改善了接头的力学性能，最终实现了 Si02陶瓷基复合材料与金属的高质量连接。此种方法简单，高效，成本低，便于工业化生产。
[0012]本发明的有益效果是:
[0013]1、本发明通过腐蚀非晶态物质，从而促进钎料在Si02陶瓷基复合材料表面的润湿铺展，实现Si02陶瓷基复合材料与金属的高质量连接。
[0014]2、本发明可以简单地通过调控腐蚀液的浓度以及混合液配比，进而得到不同腐蚀效果的陶瓷，从而得到不同性能的钎焊接头。
[0015]3、本发明中采用腐蚀液对陶瓷基复合材料表面进行腐蚀的方法简单、高效、成本低。
[0016]4、本发明经过先腐蚀，后焊接的过程，可在陶瓷侧形成独特的钉扎效果，从而缓解接头残余应力，改善了接头的力学性能。
[0017]本发明用于一种表面腐蚀Si02陶瓷基复合材料辅助钎焊的方法。
【附图说明】
[0018]图1为实施例一得到的31(^/^02陶瓷基复合材料和金属Nb的连接体焊缝组织的扫描电镜图片。
【具体实施方式】
[0019]本发明技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之间的任意组合。
[0020]【具体实施方式】一:本实施方式所述的一种表面腐蚀Si02陶瓷基复合材料辅助钎焊的方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0021]—、将3102陶瓷基复合材料、钎料及金属材料分别用砂纸打磨，然后依次用丙酮清洗lOmin?20min，得到预处理后的3102陶瓷基复合材料、预处理后的钎料及预处理后的金属材料；
[0022]二、用腐蚀液对预处理后的Si02陶瓷基复合材料进行腐蚀，腐蚀深度为0.01mm?5mm，腐蚀后用丙酮清洗lOmin?20min，得到腐蚀后的3;102陶瓷基复合材料；
[0023]所述的腐蚀液为质量百分数为1%?48%的氢氟酸和质量百分数为1%?70%的硝酸的混合液，所述的质量百分数为1%?48%的氢氟酸与质量百分数为1%?70%的硝酸的体积比为1: (1?5)；
[0024]或者所述的腐蚀液为质量百分数为10%?50%的NaOH和质量百分数为10%?50 %的K0H的混合液，所述的质量百分数为10 %?50 %的NaOH和质量百分数为10 %?50%的Κ0Η的体积比为1: (1?5)；
[0025]三、将预处理后的钎料置于腐蚀后的Si02陶瓷基复合材料与预处理后的金属材料待焊接面之间，得到待焊件，将待焊件置于真空钎焊炉中，对真空钎焊炉抽真空至5X10 4Pa?5X10 3Pa，然后将真空钎焊炉温度升温至500°C?1200°C，并在温度为500 °C?1200 °C下保温5min?30min，最后以5 °C /min?10 °C /min将温度由500 °C?1200°C冷却至室温，即完成表面腐蚀Si02陶瓷基复合材料辅助钎焊的方法。
[0026]本实施方式的有益效果是:
[0027]1、本实施方式通过腐蚀非晶态物质，从而促进钎料在3102陶瓷基复合材料表面的润湿铺展，实现Si02陶瓷基复合材料与金属的高质量连接。
[0028]2、本实施方式可以简单地通过调控腐蚀液的浓度以及混合液配比，进而得到不同腐蚀效果的陶瓷，从而得到不同性能的钎焊接头。
[0029]3、本实施方式中采用腐蚀液对陶瓷基复合材料表面进行腐蚀的方法简单、高效、成本低。
[0030]4、本实施方式经过先腐蚀，后焊接的过程，可在陶瓷侧形成独特的钉扎效果，从而缓解接头残余应力，改善了接头的力学性能。
[0031]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中所述的Si02陶瓷基复合材料为Si02f/Si02陶瓷基复合材料、S1 2f/Al203陶瓷基复合材料或纤维增强陶瓷基复合材料。其它与【具体实施方式】一相同。
[0032]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一不同的是:步骤一中所述的钎料为TiZrCuN1、TiZrCu、AgCuT1、TiCuN1、TiNi或TiNiNb。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0033]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤一中所述的钎料为箔片。其它与【具体实施方式】一至三相同。
[0034]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】