一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种Al2O3陶瓷与钛环的钎焊封接方法。
【背景技术】
[0002]Al2O3陶瓷的强度高、耐磨性和耐腐蚀性好，并且热稳定性能好，是一种应用广泛的陶瓷材料。在Al2O3陶瓷的使用过程中，常需要将其与金属材料连接，形成陶瓷/金属复合结构使用。钛及钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、生物兼容性好等优点，是较为理想的结构材料。
[0003]在人造视网膜结构中，Al2O3陶瓷/钛环复合结构是重要元件之一。通过将Al2O3陶瓷与钛环连接，并复合其他电子元器件共同实现刺激视神经、帮助使用者获得基本的视觉的功能。因此，将Al2O3陶瓷与钛环可靠连接，并获得组织致密、气密性好的连接接头具有重要意义。
[0004]目前，钎焊仍是连接陶瓷与金属的最有效方法之一。针对人造视网膜结构中Al2O3陶瓷与钛环的连接，既要选择合适的钎料实现连接，又要使接头满足生物兼容性的需求。目前广泛应用的是采用Ag基钎料钎焊Al2O3陶瓷与钛合金，然而Ag基钎料的钎焊界面的生物相容性较差，不能满足人造视网膜结构应用的条件，因此开发具有生物兼容性的钎料实现Al2O3陶瓷与钛环的连接是十分必要的。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种工艺简单，连接可靠的人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其包括以下步骤:
(一)、制备钎料:在行星式球磨机中，将颗粒度为20?400nm、质量分数分别为6?85%和15?94%的Ti粉和Ni粉混合，在转速为100~300转/分的条件下，球磨0.5?2h，得到TiNi钎料；
(二)、将待焊的钛环和AI2O3陶瓷放入丙酮中超声清洗5?1min;
(三)、将得到的TiNi钎料与丙酮混合成膏状，并将膏状钎料均匀涂覆在Al2O3陶瓷的待连接面上，再将钛环置于涂覆层上，组成待焊装配件，其中，膏状钎料涂覆层的厚度为50?10um;
(四)、将步骤三中得到的待焊装配件放置在真空加热炉中，当真空度达到(1.3?2.0)X10一3Pa时，通电加热，控制升温速度为10°C/min?30°C/min，升温至990?1450°C，然后保温(K30111；[11，再控制冷却速度为3<€/111；[11~10<€/111；[11，冷却至300<€，然后再随炉冷却，即实现人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环的连接。
[0007]进一步，所述TiNi钎料中Ti粉和Ni粉的质量分数分别为72%和28%。
[0008]进一步，所述步骤(三)中膏状钎料涂覆层的厚度为80μπι。
[0009]进一步，所述步骤(四)中控制升温速度为20°C/min，升温至1360°C，保温为20min，冷却速度为5 °C/min。
[0010]本发明采用TiNi钎料连接钛环和Al2O3陶瓷，通过控制钎焊温度(990?1450 °C)和保温时间(0~30min)，以控制接头组织和性能，钎料中的Ti通过与Al2O3陶瓷发生界面反应，形成化合物，实现钛环和Al2O3陶瓷的冶金连接。对照现有技术，本发明的有益效果是:成功实现了钛环和Al2O3陶瓷的生物兼容性连接，并获得了可靠的接头，其特别适用于人造视网膜结构中的钛环与Al2O3陶瓷的连接。在植入医学领域具有较大的应用前景。
【具体实施方式】
[0011]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。
[0012]实施例1:一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其包括以下步骤:
(一)、制备钎料:在行星式球磨机中，将颗粒度为20?400nm、质量分数分别为6%和94%的Ti粉和Ni粉混合，在转速为100~300转/分的条件下，球磨0.5?2h，得到TiNi钎料；
(二)、将待焊的钛环和Al2O3陶瓷放入丙酮中超声清洗5min;
(三)、将得到的TiNi钎料与丙酮混合成膏状，并将膏状钎料均匀涂覆在Al2O3陶瓷的待连接面上，再将钛环置于涂覆层上，组成待焊装配件，其中，膏状钎料涂覆层的厚度为50μπι;
(四)、将步骤三中得到的待焊装配件放置在真空加热炉中，当真空度达到(1.3?2.0)X1 一3Pa时，通电加热，控制升温速度为10 °C/min，升温至990 °C，然后保温O?30min，再控制冷却速度为3°C/min，冷却至300°C，然后再随炉冷却，即实现人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环的连接。
[0013]采用本实施方式获得的接头完整致密，无裂纹等缺陷，实现了钛环和Al2O3陶瓷的可靠连接。且满足人造视网膜结构的气密性要求。
[0014]实施例2:—种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其包括以下步骤:
(一)、制备钎料:在行星式球磨机中，将颗粒度为20?400nm、质量分数分别为85%和15%的Ti粉和Ni粉混合，在转速为100~300转/分的条件下，球磨0.5?2h，得到TiNi钎料；
(二)、将待焊的钛环和Al2O3陶瓷放入丙酮中超声清洗1min;
(三)、将得到的TiNi钎料与丙酮混合成膏状，并将膏状钎料均匀涂覆在Al2O3陶瓷的待连接面上，再将钛环置于涂覆层上，组成待焊装配件，其中，膏状钎料涂覆层的厚度为100μm；
(四)、将步骤三中得到的待焊装配件放置在真空加热炉中，当真空度达到(1.3?2.0)X10—3Pa时，通电加热，控制升温速度为30°C/min，升温至1450°C，然后保温30min，再控制冷却速度为10°C/min，冷却至300°C，然后再随炉冷却，即实现人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环的连接。
[0015]采用本实施方式获得的接头完整致密，无裂纹等缺陷，实现了钛环和Al2O3陶瓷的可靠连接。且满足人造视网膜结构的气密性要求。
[0016]实施例3:—种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其包括以下步骤:
(一)、制备钎料:在行星式球磨机中，将颗粒度为20?400nm、质量分数分别为72%和28%的Ti粉和Ni粉混合，在转速为100~300转/分的条件下，球磨0.5?2h，得到TiNi钎料；
(二)、将待焊的钛环和Al2O3陶瓷放入丙酮中超声清洗Smin; (三)、将TiNi钎料用丙酮混合成膏状，并将膏状钎料均匀涂覆在Al2O3陶瓷的待连接面上，再将钛环置于涂覆层上，组成待焊装配件，其中，膏状钎料涂覆层的厚度为80μπι;
(四)、将步骤三中得到的待焊装配件放置在真空加热炉中，当真空度达到(1.3?2.0)X10—3Pa时，通电加热，控制升温速度为20°C/min，升温至990 °C，然后保温15min，再控制冷却速度为5°C/min，冷却至300°C，然后再随炉冷却，即实现Al2O3陶瓷与钛环的连接。
[0017]采用本实施方式获得的接头完整致密，无裂纹等缺陷，实现了钛环和Al2O3陶瓷的可靠连接。且满足人造视网膜结构的气密性要求。
[0018]实施例4:一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其包括以下步骤:
(一)、制备钎料:在行星式球磨机中，将颗粒度为20?400nm、质量分数分别为44%和56%的Ti粉和Ni粉混合，在转速为100~300转/分的条件下，球磨0.5?2h，得到TiNi钎料；
(二)、将待焊的钛环和Al2O3陶瓷放入丙酮中超声清洗Smin;
(三)、将TiNi钎料用丙酮混合成膏状，并将膏状钎料均匀涂覆在Al2O3陶瓷的待连接面上，再将钛环置于涂覆层上，组成待焊装配件，其中，膏状钎料涂覆层的厚度为80μπι;
(四)、将步骤三中得到的待焊装配件放置在真空加热炉中，当真空度达到(1.3?2.0)X10—3Pa时，通电加热，控制升温速度为20°C/min，升温至1360°C，然后保温20min，再控制冷却速度为5°C/min，冷却至300°C，然后再随炉冷却，即实现Al2O3陶瓷与钛环的连接。
[0019]采用本实施方式获得的接头完整致密，无裂纹等缺陷，实现了钛环和Al2O3陶瓷的可靠连接。且满足人造视网膜结构的气密性要求。
[0020]实施例5:—种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其包括以下步骤:
(一)、制备钎料:在行星式球磨机中，将颗粒度为20?400nm、质量分数分别为22%和78%的Ti粉和Ni粉混合，在转速为100~300转/分的条件下，球磨0.5?2h，得到TiNi钎料；
(二)、将待焊的钛环和Al2O3陶瓷放入丙酮中超声清洗Smin;
(三)、将TiNi钎料用丙酮混合成膏状，并将膏状钎料均匀涂覆在Al2O3陶瓷的待连接面上，再将钛环置于涂覆层上，组成待焊装配件，其中，膏状钎料涂覆层的厚度为80μπι;
(四)、将步骤三中得到的待焊装配件放置在真空加热炉中，当真空度达到(1.3?2.0)X10 一 3Pa时，通电加热，控制升温速度为20°C/min，升温至1430°C，然后保温lOmin，再控制冷却速度为5°C/min，冷却至300°C，然后再随炉冷却，即实现Al2O3陶瓷与钛环的连接。
[0021]采用本实施方式获得的接头完整致密，无裂纹等缺陷，实现了钛环和Al2O3陶瓷的可靠连接。且满足人造视网膜结构的气密性要求。
【主权项】
1.一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其特征在于:其包括以下步骤: (一)、制备钎料:在行星式球磨机中，将颗粒度为20?400nm、质量分数分别为6?85%和15?94%的Ti粉和Ni粉混合，在转速为100~300转/分的条件下，球磨0.5?2h，得到TiNi钎料； (二)、将待焊的钛环和AI2O3陶瓷放入丙酮中超声清洗5?1min; (三)、将得到的TiNi钎料与丙酮混合成膏状，并将膏状钎料均匀涂覆在Al2O3陶瓷的待连接面上，再将钛环置于涂覆层上，组成待焊装配件，其中，膏状钎料涂覆层的厚度为50?ΙΟΟμπι； (四)、将步骤三中得到的待焊装配件放置在真空加热炉中，当真空度达到(1.3?2.0)X10一3Pa时，通电加热，控制升温速度为10°C/min?30°C/min，升温至990?1450°C，然后保温30111；[11，再控制冷却速度为3<€/111；[11~10<€/111；[11，冷却至300<€，然后再随炉冷却，即实现人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环的连接。2.根据权利要求1所述的人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其特征在于:所述TiNi钎料中Ti粉和Ni粉的质量分数分别为72%和28%。3.根据权利要求1所述的人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其特征在于:所述步骤(三)中膏状钎料涂覆层的厚度为80μηι。4.根据权利要求1所述的人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，其特征在于:所述步骤(四)中控制升温速度为20°C/min，升温至1360°C，保温为20min，冷却速度为5°C/min0
【专利摘要】本发明涉及一种人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环钎焊封接方法，钎料由Ti粉和Ni粉组成，所述钎料中Ti粉和Ni粉的质量分数分别为6~85%和15~94%。Ti粉和Ni粉的颗粒度为20~400nm。将球磨得到的钎料制成膏状涂覆在钛环与Al2O3陶瓷的待连接面上，将待焊件置于真空加热炉中，加热保温，完成焊接。本发明实现了钛环和Al2O3陶瓷的钎焊连接，并获得了可靠的连接接头。特别适用于人造视网膜中Al2O3陶瓷与钛环之间的连接。
【IPC分类】A61F9/08, A61F2/14, B23K1/20, B23K1/008
【公开号】CN105598542
【申请号】CN201610039480
【发明人】刘多, 牛红伟, 宋晓国, 冯吉才, 周英豪
【申请人】哈尔滨工业大学（威海）
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月21日