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真空钎焊材料组合物及其制造方法
Release date:2022-11-21

本文一般涉及一种合金材料,特别是涉及一种钎焊材料组合物。

1. 相关技术说明

随着技术的进步,机械工件的结构趋于复杂;因此,如果机械工件采用常规铸造方法制造或整体成型,制造过程的难度将大大增加,成本也会上升。因此,它可以降低制造过程的难度,并降低将几个小工件连接在一起形成大工件的成本。

钎焊是一种广泛使用的技术,它使用钎焊材料组合物作为金属填料;由于金属填料的熔点低于工件的熔点,因此可以通过加热熔化金属填料,并且熔化的金属填料可以通过毛细管填充在两个工件之间;然后,在熔化的金属填料凝固后,可以将工件连接在一起。钎焊可以将由相同材料或由不同材料制成的两个金属工件连接在一起;此外,钎焊还可以将金属工件和非金属工件(例如陶瓷)连接在一起。

由于机械工件可能在高温环境、高腐蚀性环境或其他恶劣环境中使用,金属填料的材料主要由贵金属组成,如金、银、钯和铂等;在这些金属中,Ag是金属填料中最常用的材料;然而,Ag合金通常具有很高的热膨胀系数(18.2 ̃19.6 ppm / ° C.),这是大多数材料无法比拟的;因此,严格限制Ag合金的应用。

目前,为了解决金属填料的热膨胀系数过高的问题,大多数金属填料都加入了附加的添加剂,如陶瓷颗粒和金属等,具有低热膨胀系数或碳纤维,以控制金属填料的热膨胀系数,如美国专利号6,742,700和美国专利公开号所公开的: 20080131723;但是,这些金属填料应通过多种工艺制造,因此这些金属填料的制造工艺非常复杂。

因此,提供一种钎焊材料组合物以有效改善现有钎焊材料组合物的缺点已成为一个重要问题。

发明内容

因此,本发明的主要目的是提供一种钎焊材料组合物及其制造方法,以改善现有钎焊材料组合物的缺点。

为了达到上述目的,本发明提供了一种钎料组合物,其可以包括Ge、Ag和Si,其中Ge的原子百分比可以在0<Ge≤20%之间,Ag的原子百分比可以在20≤Ag<88%之间,Si的原子百分比可以在12<Si≤60%之间。钎焊材料组合物的热物理性能可以很容易地调整;此外,钎焊材料组合物不仅具有低热膨胀系数,而且在高温下具有很好的结构稳定性和气密性。

优选实施方案中,钎焊材料组合物的热膨胀系数可以在7.4⃃18.5ppm/°C之间。

优选实施方案中,钎焊材料组合物可以通过冶炼工艺制造。

优选实施方案中,钎焊材料组合物的熔点可以在600⃃1200°C之间。

优选实施方案中,钎焊材料组合物的平均泄漏率可以约为10 −4 mbar·l/s/cm。

为了实现上述目的,本文还提供一种钎焊材料组合物的制造方法,其可包括以下步骤:将Ge粉末、Ag粉末和Si粉末混合以生成混合粉末,其中混合粉末的Ge的原子百分比在0<Ge≤20%之间, 混合粉末中银的原子百分比在20≤Ag<88%之间,混合粉末中Si的原子百分比在%时在12<Si≤60之间;通过烧结工艺处理混合粉末以生成[敏感词]材料;将[敏感词]批材料放入冶炼炉中,将空气从冶炼炉的腔室中抽出,使腔室处于真空状态,并将保护气体注入腔室;通过冶炼过程加工[敏感词]种材料以生成第二种材料;并在保护气体环境中通过退火工艺处理第二材料,以便使第二材料的Ge,Si和Ag均质化以生成钎焊材料组合物。

优选实施方案中,用于制造权利要求6的钎料组合物的方法还可以包括以下步骤:筛选Ge粉末、Ag粉末和Si粉末,使Ge粉末的平均粒径,所述Ag粉末和Si粉末小于45μm。将[敏感词]材料放入冶炼炉中,将空气泵出冶炼炉的腔室以使腔室处于真空状态,并将保护气体注入腔室的步骤可以执行至少两次。退火过程的温度可以是第二材料的熔点的0.7 ̃0.8倍。通过冶炼过程处理[敏感词]材料以生成第二材料的步骤还可以包括以下步骤:翻转第二材料并重新执行冶炼过程。钎焊材料组合物的熔点可以在600⃃1200°C之间。钎焊材料组合物的平均泄漏率可以在10 4 mbar·l/s/cm左右。

本文的钎焊材料组合物及其制造方法可具有以下优点:

实施方案中,所述钎焊材料组合物为Ag—Ge—Si三元合金,具有特殊的组成比例且不含陶瓷颗粒或其它添加剂,因此只需通过冶炼工艺即可制造;因此,钎焊材料的制造工艺组合物可以显著简化。所述钎焊材料组合物为具有特殊成分比的Ag—Ge—Si三元合金,其热物理性能可通过改变组成比例来调节;因此,钎焊材料组合物可用于将不同热膨胀系数的工件连接在一起,非常适合多层复合材料的开发。

实施方案中,钎焊材料组合物的热膨胀系数(7.4 ̃18.5 ppm/° C)和熔点范围(600 ̃1200°C.)是可调的,因此钎焊材料组合物可以应用于各种工件;因此,钎焊材料组合物的应用更加全面。所述钎焊材料组合物具有高温耐久性;经过长时间(750°C1000小时)的高温热处理后,钎焊材料成分的结构仍然保持完整,不会受到高温的破坏;因此,钎焊材料组合物非常适合在高温环境下用作密封材料。所述钎焊材料组合物具有很大的气密性;经过长时间的高温热处理(750°C.1000小时)加工后,钎焊材料组合物的结构仍具有较大的气密性(约10 4 mbar·l/s/cm);因此,钎焊材料组合物非常适合在高温环境下用作密封材料。

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