[发明专利]一种以石墨烯阻隔层辅助钎焊Ti-Al系合金和陶瓷的方法

说明书

一种以石墨烯阻隔层辅助钎焊Ti‑Al系合金和陶瓷的方法，涉及一种钎焊Ti‑Al系合金和陶瓷的方法。目的是解决采用含铜钎料对Ti‑Al系合金和陶瓷钎焊连接时，接头内会产生的脆性相导致接头抗剪强度低的问题。方法：采用液相转移的方法在Ti‑Al系合金的待焊面上制备石墨烯阻隔层，然后在Ti‑Al系合金的待焊面与陶瓷待焊面之间放置含铜钎料箔片，最后进行钎焊。本发明在钎焊过程中引入层状石墨烯作为阻隔层，有效减弱了Ti‑Al系合金和陶瓷钎之间产生反应和Ti‑Al系合金的溶解，以及避免了接头内脆性相的产生，保证了反应层的厚度，力学性能优异。本发明适用于钎焊Ti‑Al系合金和陶瓷。

技术领域

本发明涉及一种钎焊Ti-Al系合金和陶瓷的方法。

背景技术

含Cu钎料能够解决焊Ti-Al系合金和陶瓷钎焊时两侧母材热膨胀系数差异大导致的接头强度低的问题，但是钎焊过程中，溶解的Ti-Al系合金会与含Cu钎料会和陶瓷发生反应，在钎焊接头中产生过多脆性相，如Cu₂Ti或TiSiCu，脆性相会导致钎焊接头抗剪强度降低。

发明内容

本发明目的是解决采用含铜钎料对Ti-Al系合金和陶瓷钎焊连接时，接头内产生的脆性相导致接头抗剪强度低的问题，提出一种以石墨烯阻隔层辅助钎焊Ti-Al系合金和陶瓷的方法。

本发明以石墨烯阻隔层辅助钎焊Ti-Al系合金和陶瓷的方法按照以下步骤进行：

首先采用液相转移的方法在Ti-Al系合金的待焊面上制备石墨烯层，然后在Ti-Al系合金的待焊面与陶瓷待焊面之间放置含铜钎料箔片，最后进行钎焊，即完成。

进一步的，所述在Ti-Al系合金的待焊面上制备石墨烯阻隔层之前还包括待焊面的打磨和清洗，打磨时采用不同型号的砂纸对Ti-Al系合金的待焊面进行打磨，打磨后进行清洗；清洗时采用的清洗液体为乙醇溶液，清洗方式为超声清洗；所述超声清洗时间为15～25min。

进一步的，进行钎焊前对陶瓷的待焊面依次进行打磨和清洗；打磨时采用不同型号的砂纸对对陶瓷的待焊面打磨，打磨后进行清洗；清洗时采用的清洗液体为乙醇溶液，清洗方式为超声清洗；所述超声清洗时间为15～25min。

进一步的，所述进行钎焊前采用石墨块压紧Ti-Al系合金、含铜钎料箔片和陶瓷。

进一步的，所述钎焊具体工艺为：在真空钎焊炉内进行，钎焊时真空度为5×10^-3Pa以上，钎焊温度为800～880℃，保温时间为8～12min；钎焊完成后冷却至室温，冷却时降温速度为4～6℃/min。

进一步的，所述采用液相转移的方法在Ti-Al系合金的待焊面上制备石墨烯层的方法按以下步骤进行：

步骤1、首先在石墨烯/金属基底叠层样品中金属基体表面涂一层PMMA溶液并加热固化；

进一步的，步骤1所述石墨烯/金属基底叠层样品由金属基底及其表面附着的石墨烯层构成；石墨烯/金属基底叠层样品购买于重庆墨烯科技有限公司，商品名称为铜箔衬底的石墨烯薄膜。

进一步的，步骤1所述PMMA溶液的溶剂为丙酮，PMMA溶液的浓度是4wt.％。

进一步的，步骤1所述固化温度为150～200℃，固化时间为4～5min。

步骤2、然后用腐蚀液腐蚀金属基底，得到PMMA/石墨烯叠层样品；

进一步的，步骤2所述腐蚀液为浓度1～4mol/L的FeCl₃溶液；用腐蚀液腐蚀金属基底时将石墨烯/金属基底叠层样品浸入腐蚀液中；腐蚀液浸能够去除金属基底；

步骤3、将PMMA/石墨烯叠层样品转移到Ti-Al系合金的待焊面上，其中PMMA/石墨烯叠层样品中石墨烯一侧朝向Ti-Al系合金的待焊面，进行热处理；