【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及聯(lián)接件焊接，尤其是涉及一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法。
技術介紹
1、高導熱炭纖維、石墨繩、石墨膜等是一類柔性且石墨化程度較高的碳材料，在航空航天、智能制造、移動通信設備等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。在很多場景下這種石墨化程度高的碳材料需要與其他材料，特別是金屬材料聯(lián)結在一起使用，但是它們本身具有柔性、多界面、自潤滑等特性，導致它很難與金屬材料緊密的結合在一起，產(chǎn)生大量的熱阻界面，從而嚴重影響這些碳材料的高導熱性能發(fā)揮和應用。
2、目前將石墨類材料與金屬材料焊接在一起的方法主要為釬焊或者真空釬焊，該方法僅僅可以將石墨表層與金屬通過焊料連接在一起，但是隨著石墨烯片層的滑移，很難保證長久的結合效果。有研究人員通過在石墨塊體表面加工凹槽的方式來與金屬焊接，焊料填充到凹槽內(nèi)可以起到錨定的作用，進而增加石墨與金屬的結合強度。
3、但是，對于炭纖維、石墨繩、石墨膜等是一類柔性且石墨化程度較高的碳材料來說該方法很難實現(xiàn)，因為它們本身就非常薄或很細，在其表面開槽不現(xiàn)實；另外由于其十分柔軟，無法固定加工表面。為了最大程度發(fā)揮這類碳材料的柔性和高強度、高導電傳熱等優(yōu)異的性能，探索一種有效提高石墨類材料與金屬結合性能的焊接方式至關重要。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的目的是提供一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，以解決
技術介紹
中的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術提供了一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，包括以下步驟：
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4、s2、將石墨膜-焊料層疊體放入內(nèi)表面粗糙處理過的金屬端中，然后將放置好石墨膜-焊料層疊體的金屬端放入到擴散焊的石墨電極塊之間，對焊接腔體抽真空后將電極加熱到焊料熔點以上，同時向金屬端垂直施加壓力，使焊料完全浸潤石墨膜表面；自然冷卻到室溫獲得石墨膜-金屬復合端部。
5、優(yōu)選的，所述s1中，石墨膜為聚酰亞胺基石墨膜、天然石墨膜和石墨烯膜中的一種，厚度為10~600?μm，熱導率為400~2000?w/(m·k)。
6、優(yōu)選的，所述石墨膜的厚度為10~300?μm。
7、優(yōu)選的，所述s1中，表面處理過程為氧化刻蝕、表面鍍金屬膜中的一種或兩種結合。
8、優(yōu)選的，所述表面鍍金屬膜操作中，金屬膜層的厚度為10~3000?nm，金屬膜層為鈦膜、鉬膜、鎳膜、錫膜、銅膜、銀膜、金膜中的一種或多種。
9、優(yōu)選的，所述s1中，金屬焊料為錫基、銀基、金基、鋁基、銅基、鎘基、鎳基中的一種，金屬焊料為粉末狀或箔片狀，熔融焊接溫度為100~1200℃。
10、優(yōu)選的，所述s2中，表面粗糙處理的過程為采用硬質(zhì)合金旋轉銼、金剛砂切割片或攻絲工具對金屬端進行粗糙化處理；金屬端為銅、銅合金、鋁、鋁合金、銀、銀合金中的一種。
11、優(yōu)選的，所述s2中，焊接腔體的真空度小于10-1pa；向金屬端垂直施加的壓力為0.5~10.0?mpa。
12、因此，本專利技術一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，具有以下有益效果：
13、（1）本專利技術中，石墨膜的焊接表面進行氧化刻蝕形成微納米凹坑，然后在表面鍍金屬膜層，能夠增加柔性石墨材料與金屬、焊料之間的物理結合作用和親和性，部分活性金屬膜層在高溫釬焊時還會與石墨材料表面反應形成化學鍵，進一步增強界面結合強度。
14、（2）本專利技術中對金屬端內(nèi)表面進行粗糙處理，增加焊料的接觸面積，進而增加結合強度；之后采用真空熱壓釬焊，真空可以有效去除釬焊時焊料中的氣體，避免層間焊接缺陷的產(chǎn)生；熱壓可以將焊料最大程度的與石墨膜和金屬均勻潤濕，起到增強連接件結合強度的作用；在該過程中采用石墨塊電極作為加熱和施加壓力的載體，一舉兩得，且傳熱均勻，焊接效率高。
15、（3）本專利技術所保護方法有效解決了石墨膜與金屬端緊密連接的問題，能夠滿足航空航天、人工智能、新能源、移動通信等多個場景的實際需求。
16、下面通過附圖和實施例，對本專利技術的技術方案做進一步的詳細描述。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術保護點】
1.一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，其特征在于：所述S1中，石墨膜為聚酰亞胺基石墨膜、天然石墨膜和石墨烯膜中的一種，厚度為10~600?μm，熱導率為400~2000?W/(m·K)。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，其特征在于：所述石墨膜的厚度為10~300?μm。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，其特征在于：所述S1中，表面處理過程為氧化刻蝕、表面鍍金屬膜中的一種或兩種結合。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，其特征在于：所述表面鍍金屬膜操作中，金屬膜層的厚度為10~3000?nm，金屬膜層為鈦膜、鉬膜、鎳膜、錫膜、銅膜、銀膜、金膜中的一種或多種。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，其特征在于：所述S1中，金屬焊料為錫基、銀基、金基、鋁基、銅基、鎘基、鎳基中的一種，金屬焊料為粉末狀或箔片狀，熔融焊
7.根據(jù)權利要求1所述的一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，其特征在于：所述S2中，表面粗糙處理的過程為采用硬質(zhì)合金旋轉銼、金剛砂切割片或攻絲工具對金屬端進行粗糙化處理；金屬端為銅、銅合金、鋁、鋁合金、銀、銀合金中的一種。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，其特征在于：所述S2中，焊接腔體的真空度小于10-1?Pa；向金屬端垂直施加的壓力為0.5~10.0?MPa。
...【技術特征摘要】
1.一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，其特征在于：所述s1中，石墨膜為聚酰亞胺基石墨膜、天然石墨膜和石墨烯膜中的一種，厚度為10~600?μm，熱導率為400~2000?w/(m·k)。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，其特征在于：所述石墨膜的厚度為10~300?μm。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，其特征在于：所述s1中，表面處理過程為氧化刻蝕、表面鍍金屬膜中的一種或兩種結合。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種增強石墨膜與金屬結合強度的焊接方法，其特征在于：所述表面鍍金屬膜操作中，金屬膜層的厚度為10~3000...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：馬兆昆，張型偉，
申請(專利權)人：北京化工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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