[发明专利]一种基于激光表面活化的陶瓷连接方法

权利要求书

1.一种基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光；

对机械抛光后的所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化；

将钎料置于所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面之间，以形成初步连接体，并对所述初步连接体的连接处施加压力；所述钎料的成分为80～98wt.％Sn、0～6wt.％Ti、0～6wt.％Zr或2～10wt.％Cr；

对所述初步连接体进行加热连接，以获得第一陶瓷与第二陶瓷的连接接头。

2.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光后，还包括：

对所述第一陶瓷和所述第二陶瓷进行清洗。

3.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，对第一陶瓷的待连接面和第二陶瓷的待连接面进行机械抛光，具体通过以下方式实现：

依次采用800目、1000目、1200目的金刚石砂盘对所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行机械抛光，以获得表面粗糙度为0.1～0.8μm的机械抛光后的所述第一陶瓷和所述第二陶瓷。

4.根据权利要求2所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，对所述第一陶瓷和所述第二陶瓷进行清洗，具体通过以下方式实现：

在丙酮溶液中对所述第一陶瓷和所述第二陶瓷进行超声清洗，清洗时间为10～20分钟。

5.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，采用激光器对机械抛光后的所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化；

所述激光器为纳秒脉冲激光器、皮秒脉冲激光器或飞秒脉冲激光器。

6.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，对机械抛光后的所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化，具体包括以下步骤：

将所述第一陶瓷和所述第二陶瓷固定于工作台上，使所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面朝上；

设置所述激光器的激光表面活化工艺参数，包括激光功率、光斑直径、扫描速度及扫描间距，使所述激光器产生的激光光束的能量密度为6.5～15J/cm²；

沿X向、Y向、Z向移动所述工作台，使所述激光光束聚焦在所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面，所述激光光束按照设置轨迹移动，以对所述第一陶瓷的待连接面和所述第二陶瓷的待连接面进行激光表面活化。

7.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，所述钎料为箔片状或粉末状。

8.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，对所述初步连接体的连接处施加的压力为垂直方向的压力，所述压力为0.5～1.5MPa。

9.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，对所述初步连接体进行加热连接，具体包括以下步骤：

将所述初步连接体放入加热炉中，对所述加热炉的炉腔进行抽真空，当所述炉腔的真空度为5.0×10^-3Pa时，对所述加热炉进行加热；

以10～20℃/min的速率，将所述初步连接体加热至200℃，保温10～20min；

以5～8℃/min的速率，将所述初步连接体加热至300～550℃，保温2～30min，冷却至室温。

10.根据权利要求1所述的基于激光表面活化的陶瓷连接方法，其特征在于，对所述初步连接体进行加热连接，具体包括以下步骤：

将所述初步连接体放入加热炉中，对所述加热炉的炉腔进行抽真空，当所述炉腔的真空度为5.0×10^-3Pa时，对所述加热炉的炉腔中连续通入Ar或N₂气，气体流量为0.2～0.5L/min；

以10～20℃/min的速率，将所述初步连接体加热至200℃，保温10～20min；

以5～8℃/min的速率，将所述初步连接体加热至300～550℃，保温2～30min，冷却至室温。