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      真空釬焊材料組合物及其制造方法
      發布時間:2022-11-21

      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。

      1. 相關技術說明

      隨著技術的進步,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,制造過程的難度將大大增加,成本也會上升。因此,它可以降低制造過程的難度,并降低將幾個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,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低于工件的熔點,因此可以通過加熱熔化金屬填料,并且熔化的金屬填料可以通過毛細管填充在兩個工件之間;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境、高腐蝕性環境或其他惡劣環境中使用,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高的問題,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,如美國專利號6,742,700和美國專利公開號所公開的: 20080131723;但是,這些金屬填料應通過多種工藝制造,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已成為一個重要問題。

      發明內容

      因此,本發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。

      為了達到上述目的,本發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。

      優選實施方案中,釬焊材料組合物的熱膨脹系數可以在7.4?18.5ppm/°C之間。

      優選實施方案中,釬焊材料組合物可以通過冶煉工藝制造。

      優選實施方案中,釬焊材料組合物的熔點可以在600?1200°C之間。

      優選實施方案中,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%時在12<Si≤60之間;通過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,并將保護氣體注入腔室;通過冶煉過程加工[敏感詞]種材料以生成第二種材料;并在保護氣體環境中通過退火工藝處理第二材料,以便使第二材料的Ge,Si和Ag均質化以生成釬焊材料組合物。

      優選實施方案中,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,并將保護氣體注入腔室的步驟可以執行至少兩次。退火過程的溫度可以是第二材料的熔點的0.7 ?0.8倍。通過冶煉過程處理[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程。釬焊材料組合物的熔點可以在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點:

      實施方案中,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簡化。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改變組成比例來調節;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發。

      實施方案中,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;經過長時間(750°C1000小時)的高溫熱處理后,釬焊材料成分的結構仍然保持完整,不會受到高溫的破壞;因此,釬焊材料組合物非常適合在高溫環境下用作密封材料。所述釬焊材料組合物具有很大的氣密性;經過長時間的高溫熱處理(750°C.1000小時)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境下用作密封材料。

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