一種微弧氧化輔助的低溫玻璃釬焊方法技術

一種微弧氧化輔助的低溫玻璃釬焊方法，本發明專利技術的目的是要解決使用低溫玻璃釬料釬焊的過程中，由于釬料與母材化學相容性差或釬焊溫度低、熔融玻璃釬料粘度大而導致的鋪展潤濕不充分，釬焊接頭強度較低的問題。釬焊方法：一、將低溫封接玻璃粉與粘接劑混合，得到焊膏；二、將待焊母材切割成型；三、對焊件進行超聲清洗和打磨；四、對焊件進行微弧氧化及封孔處理；五、焊膏涂覆在微弧氧化后的焊件表面；六、組成待焊件；七、在氬氣氛圍或負壓條件下進行高溫焊接。本發明專利技術使用的低溫封接玻璃的封接溫度低，線膨脹系數小，獲得的釬焊接頭無裂紋、氣孔，殘余應力小，強度高，氣密性好，同時微弧氧化形成的致密陶瓷膜層對母材有良好的保護作用。

Low temperature glass brazing method assisted by micro arc oxidation

A micro arc oxidation assisted low temperature glass brazing method, the purpose of the invention is to solve the use of low-temperature glass solder wetting process, due to the filler metal and the chemical compatibility is poor or low melting glass solder brazing temperature, the viscosity of the head is not sufficient, low strength welding brazing. Brazing method: first, the low temperature sealing glass powder and adhesive was two, the solder paste; welding cutting molding; three, welding parts of ultrasonic cleaning and polishing; four, welding parts of microarc oxidation and sealing treatment; five, the solder paste is coated on the micro arc oxidation after welding surface; six and the composition of parts to be welded; seven, in argon atmosphere or vacuum under the conditions of high temperature welding. The invention uses the low temperature sealing glass sealing temperature is low, linear expansion coefficient is small, the brazed joint obtained without crack and porosity, residual stress, high strength, good air tightness, dense ceramic coatings formed by micro arc oxidation and has a good protective effect on the parent material.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種微弧氧化輔助低溫玻璃釬焊的方法。
技術介紹
低溫封接玻璃是指將玻璃、陶瓷、金屬及復合材料等相互間封接起來的中間層玻璃。由于具有較低的熔制溫度和封接溫度，良好的化學穩定性和耐熱性及較高的機械強度，常被用于玻璃、陶瓷、金屬及復合材料之間的相互封接，在電真空和微電子技術、激光和紅外技術、高能物理、能源、宇航、汽車、化工和工業測試等眾多領域有廣泛應用。微弧氧化技術是通過電解液與相應電參數的組合，在金屬及其合金表面依靠弧光放電產生的瞬時高溫高壓作用，生長出以基體金屬氧化物為主的陶瓷膜層。微弧氧化膜層與基體結合牢固，結構致密，韌性高，具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫沖擊和電絕緣等特性。該技術具有操作簡單和易于實現膜層功能調節的特點，而且工藝相對簡單，不會造成環境污染，是一項全新的綠色環保型材料表面處理技術。當前，使用低溫玻璃進行釬焊的主要問題是在釬焊過程中，由于釬料與母材化學相容性差或釬焊溫度較低，熔融玻璃釬料的粘度大而導致熔融玻璃釬料在復合材料的表面鋪展潤濕不充分，影響釬焊接頭的成形，從而使釬焊接頭的強度和氣密性下降。
技術實現思路
本專利技術的目的是要解決在使用低溫玻璃釬料釬焊的過程中，由于釬料與母材化學相容性差或釬焊溫度低、熔融玻璃釬料粘度大而導致的鋪展潤濕不充分，釬焊接頭強度較低的問題，而提出一種兼具提高母材耐腐蝕性能的微弧氧化輔助的低溫玻璃釬焊方法。本專利技術微弧氧化輔助的低溫玻璃釬焊方法按以下步驟進行：一、將低溫封接玻璃粉與粘接劑混合后置于焊膏攪拌機中，在100～130r/min的轉速下攪拌1～2h，得到低溫玻璃釬料焊膏；二、利用切割設備將待焊母材切割成型，得到焊件；三、使用水砂紙對步驟二得到的焊件進行機械打磨，然后置于酸洗液中進行酸洗，酸洗后的焊件最后置于丙酮中，在室溫條件下超聲清洗得到預處理的焊件；四、將預處理的焊件接直流電源陽極，不銹鋼板接直流電源陰極，同時浸沒在堿性電解液中，在電解液的溫度為20～60℃的條件下采用控制電流法進行微弧氧化，電流密度為2～15A/dm2，通電時間為10～90min，然后進行封孔處理，用無水乙醇沖洗后得到微弧氧化及封孔后的焊件；五、采用絲網印刷的方法將低溫玻璃釬料焊膏均勻涂覆在微弧氧化及封孔后的焊件表面的預連接位置，得到涂覆有低溫玻璃釬料焊膏的焊件；六、將兩塊涂覆有低溫玻璃釬料焊膏的焊件的預連接處接觸并對齊，組成待焊件；七、將步驟六得到的待焊件放置于具有氬氣氛圍或氬氣保護負壓條件下的釬焊爐中，施加0.5～1MPa的焊接壓力，然后以10～20℃/min的升溫速率從室溫升溫至300℃，并在300℃下保溫10～30min，再以5～10℃/min的升溫速率從300℃升溫至420～480℃，然后保溫10～15min，隨爐自然冷卻至室溫，完成微弧氧化輔助的低溫玻璃釬焊過程。本專利技術微弧氧化輔助的低溫玻璃釬焊方法包含以下優點：一、本專利技術采用微弧氧化輔助的低溫玻璃釬焊方法，連接溫度低(低于500℃)且操作方便，無需釬劑且可實現批量生產，在很大程度上降低了成本和釬焊工藝的復雜程度。二、本專利技術通過微弧氧化在釬焊母材表面形成了一層致密的以基體金屬氧化物為主的陶瓷膜層，具有與低溫玻璃釬料相同的離子-共價復合價鍵結構，能夠實現熔融玻璃釬料焊膏在釬焊母材上的有效鋪展潤濕，提高接頭強度和氣密性。三、通過微弧氧化在母材的非釬焊位置也可以形成一層致密的陶瓷膜層，對母材起到很好的保護作用，從而在使用環境中避免母材遭受點蝕、剝蝕、磨蝕等腐蝕形式的破壞。四、在保護氣體氛圍條件下進行釬焊，避免了母材表面的二次氧化，得到的釬焊成品表面顏色均勻、美觀。或在負壓條件下進行釬焊，有利于釬焊接頭中氣泡的逸出，從而得到致密、成形良好的釬焊接頭。五、本專利技術使用的低溫封接玻璃的封接溫度低，線膨脹系數小，得到的釬焊接頭殘余應力小，有利于提高接頭的強度和穩定性。六、本專利技術得到的釬焊接頭致密、無氣孔缺陷且成形良好，氣密性好，制得的釬焊焊接件在室溫下的剪切強度可提高20％～40％。具體實施方式具體實施方式一：本實施方式微弧氧化輔助的低溫玻璃釬焊方法按以下步驟進行：一、將低溫封接玻璃粉與粘接劑混合后置于焊膏攪拌機中，在100～130r/min的轉速下攪拌1～2h，得到低溫玻璃釬料焊膏；二、利用切割設備將待焊母材切割成型，得到焊件；三、使用水砂紙對步驟二得到的焊件進行機械打磨，然后置于酸洗液中進行酸洗，酸洗后的焊件最后置于丙酮中，在室溫條件下超聲清洗得到預處理的焊件；四、將預處理的焊件接直流電源陽極，不銹鋼板接直流電源陰極，同時浸沒在堿性電解液中，在電解液的溫度為20～60℃的條件下采用控制電流法進行微弧氧化，電流密度為2～15A/dm2，通電時間為10～90min，然后進行封孔處理，用無水乙醇沖洗后得到微弧氧化及封孔后的焊件；五、采用絲網印刷的方法將低溫玻璃釬料焊膏均勻涂覆在微弧氧化及封孔后的焊件表面的預連接位置，得到涂覆有低溫玻璃釬料焊膏的焊件；六、將兩塊涂覆有低溫玻璃釬料焊膏的焊件的預連接處接觸并對齊，組成待焊件；七、將步驟六得到的待焊件放置于具有氬氣氛圍或氬氣保護負壓條件下的釬焊爐中，施加0.5～1MPa的焊接壓力，然后以10～20℃/min的升溫速率從室溫升溫至300℃，并在300℃下保溫10～30min，再以5～10℃/min的升溫速率從300℃升溫至420～480℃，然后保溫10～15min，隨爐自然冷卻至室溫，完成微弧氧化輔助的低溫玻璃釬焊過程。具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是當步驟一所述的低溫封接玻璃粉按質量份數由60份PbO、25份ZnO、6份B2O3、0.3份A12O3、0.2份SiO2和0.3份Li2O組成。其它步驟及參數與具體實施方式一相同。本實施方式低溫封接玻璃粉為PbO-ZnO-B2O3體系，封接溫度介于420～480℃，熱膨脹系數75～90×10-7/℃，封接溫度下的粘度為102～105Pa·s具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二不同的是步驟一所述的低溫封接玻璃粉的粒徑為25～80μm。其它步驟及參數與具體實施方式一或二相同。具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是步驟一所述的粘接劑按體積比為10：(1～10)由松油醇和無水乙醇組成。其它步驟及參數與具體實施方式一至三之一相同。本實施方式通過無水乙醇的量來控制焊膏粘度，無水乙醇量越多，焊膏粘度越小。具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微弧氧化輔助的低溫玻璃釬焊方法，其特征在于是按下列步驟實現：一、將低溫封接玻璃粉與粘接劑混合后置于焊膏攪拌機中，在100～130r/min的轉速下攪拌1～2h，得到低溫玻璃釬料焊膏；二、利用切割設備將待焊母材切割成型，得到焊件；三、使用水砂紙對步驟二得到的焊件進行機械打磨，然后置于酸洗液中進行酸洗，酸洗后的焊件最后置于丙酮中，在室溫條件下超聲清洗得到預處理的焊件；四、將預處理的焊件接直流電源陽極，不銹鋼板接直流電源陰極，同時浸沒在堿性電解液中，在電解液的溫度為20～60℃的條件下采用控制電流法進行微弧氧化，電流密度為2～15A/dm2，通電時間為10～90min，然后進行封孔處理，用無水乙醇沖洗后得到微弧氧化及封孔后的焊件；五、采用絲網印刷的方法將低溫玻璃釬料焊膏均勻涂覆在微弧氧化及封孔后的焊件表面的預連接位置，得到涂覆有低溫玻璃釬料焊膏的焊件；六、將兩塊涂覆有低溫玻璃釬料焊膏的焊件的預連接處接觸并對齊，組成待焊件；七、將步驟六得到的待焊件放置于具有氬氣氛圍或氬氣保護負壓條件下的釬焊爐中，施加0.5～1MPa的焊接壓力，然后以10～20℃/min的升溫速率從室溫升溫至300℃，并在300℃下保溫10～30min，再以5～10℃/min的升溫速率從300℃升溫至420～480℃，然后保溫10～15min，隨爐自然冷卻至室溫，完成微弧氧化輔助的低溫玻璃釬焊過程。...

【技術特征摘要】
1.一種微弧氧化輔助的低溫玻璃釬焊方法，其特征在于是按下列步驟實現：
一、將低溫封接玻璃粉與粘接劑混合后置于焊膏攪拌機中，在100～130r/min的轉速下
攪拌1～2h，得到低溫玻璃釬料焊膏；
二、利用切割設備將待焊母材切割成型，得到焊件；
三、使用水砂紙對步驟二得到的焊件進行機械打磨，然后置于酸洗液中進行酸洗，酸
洗后的焊件最后置于丙酮中，在室溫條件下超聲清洗得到預處理的焊件；
四、將預處理的焊件接直流電源陽極，不銹鋼板接直流電源陰極，同時浸沒在堿性電
解液中，在電解液的溫度為20～60℃的條件下采用控制電流法進行微弧氧化，電流密度為
2～15A/dm2，通電時間為10～90min，然后進行封孔處理，用無水乙醇沖洗后得到微弧氧化
及封孔后的焊件；
五、采用絲網印刷的方法將低溫玻璃釬料焊膏均勻涂覆在微弧氧化及封孔后的焊件表
面的預連接位置，得到涂覆有低溫玻璃釬料焊膏的焊件；
六、將兩塊涂覆有低溫玻璃釬料焊膏的焊件的預連接處接觸并對齊，組成待焊件；
七、將步驟六得到的待焊件放置于具有氬氣氛圍或氬氣保護負壓條件下的釬焊爐中，
施加0.5～1MPa的焊接壓力，然后以10～20℃/min的升溫速率從室溫升溫至300℃，并在
300℃下保溫10～30min，再以5～10℃/min的升溫速率從300℃升溫至420～480℃，然后保
溫10～15min，隨爐自然冷卻至室溫，完成微弧氧化輔助的低溫玻璃釬焊過程。
2.根據權利要求1所述的一種微弧氧化輔助的低溫玻璃釬焊方法，其特征在于當步驟
一所述的低溫封接玻璃粉按質量份數由60份PbO、25份ZnO、6份B2O3、0.3份A12O3、
0.2份SiO2和0.3份Li2O組成。
3.根據權利要求1所述的一種微弧氧...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林鐵松，何鵬，于凱凱，閆海蓬，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23