本文一般涉及一種合金材料,特別是涉及一種釬焊材料組合物。
隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步,機械工件的結構趨于復雜;因此,如果機械工件采用常規鑄造方法制造或整體成型,制造過(guò)程的難度將大大增加,成本也會(huì )上升。因此,它可以降低制造過(guò)程的難度,并降低將幾個(gè)小工件連接在一起形成大工件的成本。
釬焊是一種廣泛使用的技術(shù),它使用釬焊材料組合物作為金屬填料;由于金屬填料的熔點(diǎn)低于工件的熔點(diǎn),因此可以通過(guò)加熱熔化金屬填料,并且熔化的金屬填料可以通過(guò)毛細管填充在兩個(gè)工件之間;然后,在熔化的金屬填料凝固后,可以將工件連接在一起。釬焊可以將由相同材料或由不同材料制成的兩個(gè)金屬工件連接在一起;此外,釬焊還可以將金屬工件和非金屬工件(例如陶瓷)連接在一起。
由于機械工件可能在高溫環(huán)境、高腐蝕性環(huán)境或其他惡劣環(huán)境中使用,金屬填料的材料主要由貴金屬組成,如金、銀、鈀和鉑等;在這些金屬中,Ag是金屬填料中最常用的材料;然而,Ag合金通常具有很高的熱膨脹系數(18.2 ?19.6 ppm / ° C.),這是大多數材料無(wú)法比擬的;因此,嚴格限制Ag合金的應用。
目前,為了解決金屬填料的熱膨脹系數過(guò)高的問(wèn)題,大多數金屬填料都加入了附加的添加劑,如陶瓷顆粒和金屬等,具有低熱膨脹系數或碳纖維,以控制金屬填料的熱膨脹系數,如美國專(zhuān)利號6,742,700和美國專(zhuān)利公開(kāi)號所公開(kāi)的: 20080131723;但是,這些金屬填料應通過(guò)多種工藝制造,因此這些金屬填料的制造工藝非常復雜。
因此,提供一種釬焊材料組合物以有效改善現有釬焊材料組合物的缺點(diǎn)已成為一個(gè)重要問(wèn)題。
因此,本發(fā)明的主要目的是提供一種釬焊材料組合物及其制造方法,以改善現有釬焊材料組合物的缺點(diǎn)。
為了達到上述目的,本發(fā)明提供了一種釬料組合物,其可以包括Ge、Ag和Si,其中Ge的原子百分比可以在0<Ge≤20%之間,Ag的原子百分比可以在20≤Ag<88%之間,Si的原子百分比可以在12<Si≤60%之間。釬焊材料組合物的熱物理性能可以很容易地調整;此外,釬焊材料組合物不僅具有低熱膨脹系數,而且在高溫下具有很好的結構穩定性和氣密性。
優(yōu)選實(shí)施方案中,釬焊材料組合物的熱膨脹系數可以在7.4?18.5ppm/°C之間。
優(yōu)選實(shí)施方案中,釬焊材料組合物可以通過(guò)冶煉工藝制造。
優(yōu)選實(shí)施方案中,釬焊材料組合物的熔點(diǎn)可以在600?1200°C之間。
優(yōu)選實(shí)施方案中,釬焊材料組合物的平均泄漏率可以約為10 ?4 mbar·l/s/cm。
為了實(shí)現上述目的,本文還提供一種釬焊材料組合物的制造方法,其可包括以下步驟:將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%之間, 混合粉末中銀的原子百分比在20≤Ag<88%之間,混合粉末中Si的原子百分比在%時(shí)在12<Si≤60之間;通過(guò)燒結工藝處理混合粉末以生成[敏感詞]材料;將[敏感詞]批材料放入冶煉爐中,將空氣從冶煉爐的腔室中抽出,使腔室處于真空狀態(tài),并將保護氣體注入腔室;通過(guò)冶煉過(guò)程加工[敏感詞]種材料以生成第二種材料;并在保護氣體環(huán)境中通過(guò)退火工藝處理第二材料,以便使第二材料的Ge,Si和Ag均質(zhì)化以生成釬焊材料組合物。
優(yōu)選實(shí)施方案中,用于制造權利要求6的釬料組合物的方法還可以包括以下步驟:篩選Ge粉末、Ag粉末和Si粉末,使Ge粉末的平均粒徑,所述Ag粉末和Si粉末小于45μm。將[敏感詞]材料放入冶煉爐中,將空氣泵出冶煉爐的腔室以使腔室處于真空狀態(tài),并將保護氣體注入腔室的步驟可以執行至少兩次。退火過(guò)程的溫度可以是第二材料的熔點(diǎn)的0.7 ?0.8倍。通過(guò)冶煉過(guò)程處理[敏感詞]材料以生成第二材料的步驟還可以包括以下步驟:翻轉第二材料并重新執行冶煉過(guò)程。釬焊材料組合物的熔點(diǎn)可以在600?1200°C之間。釬焊材料組合物的平均泄漏率可以在10 4 mbar·l/s/cm左右。
本文的釬焊材料組合物及其制造方法可具有以下優(yōu)點(diǎn):
實(shí)施方案中,所述釬焊材料組合物為Ag—Ge—Si三元合金,具有特殊的組成比例且不含陶瓷顆?;蚱渌砑觿?,因此只需通過(guò)冶煉工藝即可制造;因此,釬焊材料的制造工藝組合物可以顯著(zhù)簡(jiǎn)化。所述釬焊材料組合物為具有特殊成分比的Ag—Ge—Si三元合金,其熱物理性能可通過(guò)改變組成比例來(lái)調節;因此,釬焊材料組合物可用于將不同熱膨脹系數的工件連接在一起,非常適合多層復合材料的開(kāi)發(fā)。
實(shí)施方案中,釬焊材料組合物的熱膨脹系數(7.4 ?18.5 ppm/° C)和熔點(diǎn)范圍(600 ?1200°C.)是可調的,因此釬焊材料組合物可以應用于各種工件;因此,釬焊材料組合物的應用更加全面。所述釬焊材料組合物具有高溫耐久性;經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間(750°C1000小時(shí))的高溫熱處理后,釬焊材料成分的結構仍然保持完整,不會(huì )受到高溫的破壞;因此,釬焊材料組合物非常適合在高溫環(huán)境下用作密封材料。所述釬焊材料組合物具有很大的氣密性;經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的高溫熱處理(750°C.1000小時(shí))加工后,釬焊材料組合物的結構仍具有較大的氣密性(約10 4 mbar·l/s/cm);因此,釬焊材料組合物非常適合在高溫環(huán)境下用作密封材料。
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