【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于釬焊材料，具體涉及一種活性釬焊材料、制備方法及應用。
技術介紹
1、陶瓷覆銅板是一種陶瓷基板與銅金屬層結合的復合材料，其兼具無氧銅優異的導電性和陶瓷的高絕緣性能、低膨脹系數和高機械強度，在電力電子、igbt和功率電器等方面廣泛應用。由于陶瓷與金屬之間物理化學性質差異較大，使得金屬焊料難以在陶瓷表面潤濕且較大的應力殘留會影響接頭的力學性能。
2、制備陶瓷覆銅板的主要工藝有活性金屬釬焊、陶瓷基板直接覆銅和厚膜法等，與直接覆銅和厚膜法等工藝相比，活性金屬釬焊制備的陶瓷覆銅板具有較高的結合強度和良好的耐高溫能力。目前，活性釬焊材料大多選用ag基和cu基釬料，其中ti常作為活性金屬元素加入到以上釬料中以增加活性金屬釬料在陶瓷表面的潤濕性，實現陶瓷與金屬的良好結合。
3、中國專利cn115151371a公開了一種硬釬焊材料和其制造方法以及金屬-陶瓷接合基板的制造方法，該方法采用以銀粉為主、復配少量鈦粉和銅粉的ag焊膏，使用該材料的焊接工藝要求較高，更重要的是焊膏成分分布的不均勻性將增加焊接區域可靠性下降的風險。中國專利cn116038179a公開了一種銀銅鈦釬料及其制備方法和應用，該專利將銀包覆氫化鈦粉、銅粉與其他金屬粉體混得到混合粉加壓燒結再制成不同形狀的焊接材料，雖然該材料提高了釬焊性能但是材料的制備繁瑣耗時且成本高。
4、基于此，研究出一種成本低、制備工藝簡單，釬焊工藝使用便捷、可操作性好，釬焊效率高、性能優異、可靠性好的釬焊材料具有非常高的工業應用價值。
1、為了解決現有技術中存在的以上技術問題，本專利技術提供了一種活性釬焊材料、制備方法及應用。本專利技術的釬焊材料生產工藝簡單且成本低、生產效率高，且該材料為大面積薄層焊片，具有焊接均勻性好、釬焊效率高的優勢；在其結構表面設氫化鈦還使其具有較長的使用壽命和更好的界面潤濕效果。
2、首先，本專利技術提供了一種活性釬焊材料，所述活性釬焊材料由鈦合金層或純鈦層以及分布在其兩側表面的氫化鈦層構成。
3、鈦作為焊料具有潤濕性好、高溫強度高、組織性能穩定、耐腐蝕等優勢；當其處于釬焊的高溫環境下時性質更加活潑，極容易與周圍的接觸物質發生氧化作用而產生氧化鈦；在后續的加工使用中，這些高硬度、高脆性的氧化鈦會造成表面裂紋并延伸到被焊接的基體中，對被焊接材料的質量造成嚴重的負面影。本專利技術在鈦合金層或純鈦層表面上修飾一定厚度的氫化鈦層，高溫下其釋放出的活性氫具有強烈的還原作用，對鈦合金具有較好的保護作用避免危害相的生成，還能促進熔融態的焊料與被焊接材料間形成良好的界面接觸和潤濕，進而提高焊接區域的機械性能。
4、進一步地，所述鈦合金層或純鈦層的厚度為5-50μm，示例性的如5μm、6μm、7μm、10μm、15μm、20μm、22μm、25μm、28μm、30μm、32μm、35μm、38μm、40μm、43μm、45μm、47μm、50μm等；優選為5-25μm，更優選為7-15μm。鈦合金層或純鈦層過薄時無法在焊接區域形成足夠的熔合，而且也需要配合使用更加精細的焊接工藝，但其過厚時可能不容易完全熔化，導致接頭出現虛焊缺陷，以上均會降低接頭的力學性能。只有合適的厚度才能形成良好的熔合區，鈦與銅合金或陶瓷之間的結合更加牢固，從而提高接頭的力學強度。
5、進一步地，所述鈦合金層中ti的含量≥95wt%。高鈦含量的鈦箔在焊接過程中能夠更好地與母材形成冶金結合，還可形成更加均勻的微觀組織，從而提高焊接接頭的強度；而ti含量低時鈦合金層含有較多的雜質或合金元素，這些雜質在焊接過程中容易與銅合金或陶瓷中的元素發生不良反應，生成脆性金屬間化合物，導致接頭強度降低。
6、進一步地，所述鈦合金層的成分包括≥95wt%的ti、余量包括fe、c、o和n等的雜質。其中鈦合金成分中≥95wt%的ti還能保證在對鈦合金進行處理時獲得更高的表面平整度，使氫化層均勻分布。
7、進一步地，所述氫化鈦層的單層厚度為0.05-3μm，示例性的如0.05μm、0.06μm、0.07μm、0.08μm、0.09μm、0.1μm、0.15μm、0.2μm、0.25μm、0.3μm、0.35μm、0.4μm、0.45μm、0.5μm、0.55μm、0.6μm、0.65μm、0.7μm、0.75μm、0.8μm、0.85μm、0.9μm、0.95μm、1.0μm、1.1μm、1.3μm、1.5μm、1.7μm、1.9μm、2.0μm、2.2μm、2.4μm、2.6μm、2.8μm、3.0μm等。雖然氫化鈦層可以提改善焊料的潤濕性并保護鈦合金不被氧化，促進焊接的合金化過程，但是當氫化鈦過厚時，可能會導致焊接接頭中氫含量過高，形成大量的氫化物，使接頭的脆性增加，降低其塑性和韌性；而且氫容易進入鈦合金的相結構中，含氫量過高也會導致焊接區域出現更多的氣孔和缺陷，因此，必須要嚴格控制氫化鈦單層的厚度范圍。
8、進一步地，所述氫化鈦為飽和氫化鈦或不飽和氫化鈦，優選為不飽和氫化鈦tihx，其中x為1-2。
9、其次，本專利技術還提供了一種活性釬焊材料的制備方法，包括以下步驟：
10、s1、將純鈦箔或鈦合金箔放入第一酸溶液中浸泡，以去除其表面的氧化膜；
11、s2、對純鈦箔或鈦合金箔進行氫化處理，以在其表面形成氫化鈦層；
12、s3、清洗、烘干表面即可得到所述活性釬焊材料。
13、進一步地，本專利技術不對純鈦箔或鈦合金箔的形狀做嚴格限定，在一種實施方式中，所述純鈦箔或鈦合金箔為片狀或卷狀。
14、進一步地，所述純鈦箔或鈦合金箔的厚度為5-50μm，示例性的如5μm、6μm、7μm、10μm、15μm、20μm、22μm、25μm、28μm、30μm、32μm、35μm、38μm、40μm、43μm、45μm、47μm、50μm等；優選為5-25μm，更優選為7-15μm。
15、進一步地，所述鈦合金箔中ti的含量≥95wt%。
16、進一步地，所述第一酸溶液為氫氟酸溶液、硝酸與氫氟酸的混合溶液、鹽酸與氫氟酸的混合溶液、硫酸、鹽酸中的至少一種。
17、優選地，所述第一酸溶液為氫氟酸溶液。s1的酸洗工藝是為了更好地除去純鈦或鈦合金表面的污染物和氧化膜，提升表面光潔度，增強焊料質量；一般情況下酸越充分越好，但是鈦合金對氫由很強的親和力，處理時間過長或者酸濃度過大則會導致鈦合金中含氫量增加，引起脆性、變形和材料破裂，不利于焊接質量。本專利技術選用氫氟酸溶液并控制酸液濃度和處理時間可具有更好的氧化膜去除效果并避免過多的吸氫。
18、進一步地，所述第一酸溶液的體積濃度為1-15%，示例性的如1%、2%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%等；優選為2-10%，更優選為3-7%。濃度過高時，氫在鈦合金結構間隙中的溶入量升高，也會導致氟本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種活性釬焊材料，其特征在于，所述活性釬焊材料由鈦合金層或純鈦層以及分布在其兩側表面的氫化鈦層構成；所述鈦合金層或純鈦層的厚度為5-50μm；所述氫化鈦層的單層厚度為0.05-3μm。
2.根據權利要求1所述的活性釬焊材料，其特征在于，所述鈦合金層中Ti的含量≥95wt%。
3.根據權利要求1所述的活性釬焊材料，其特征在于，所述氫化鈦為飽和氫化鈦或不飽和氫化鈦。
4.根據權利要求1-3任一項所述的活性釬焊材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的活性釬焊材料的制備方法，其特征在于，所述第一酸溶液為氫氟酸溶液、硝酸與氫氟酸的混合溶液、鹽酸與氫氟酸的混合溶液、硫酸、鹽酸中的至少一種。
6.根據權利要求5所述的活性釬焊材料的制備方法，其特征在于，所述第一酸溶液的體積濃度為1-15%；步驟S1的浸泡時間為5-100s。
7.根據權利要求4所述的活性釬焊材料的制備方法，其特征在于，步驟S2中氫化處理選用酸浸泡法、氫氣直接氫化法、酸-水熱法中的至少一種。
8.根據權利要求4所述的
9.根據權利要求4所述的活性釬焊材料的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中氫化處理選用酸-水熱法；所述酸-水熱法中所用酸為硫酸溶液，硫酸溶液的濃度為0.2-14mol/L，酸-水熱法的反應時間為5-20h，反應溫度為90-170℃。
10.根據權利要求1-3任一項所述的活性釬焊材料在真空釬焊工藝中的應用，其特征在于，所述活性釬焊材料用于銅合金與陶瓷、銅合金與有色金屬、銅合金與碳材料中任一種的真空釬焊中。
...【技術特征摘要】
1.一種活性釬焊材料，其特征在于，所述活性釬焊材料由鈦合金層或純鈦層以及分布在其兩側表面的氫化鈦層構成；所述鈦合金層或純鈦層的厚度為5-50μm；所述氫化鈦層的單層厚度為0.05-3μm。
2.根據權利要求1所述的活性釬焊材料，其特征在于，所述鈦合金層中ti的含量≥95wt%。
3.根據權利要求1所述的活性釬焊材料，其特征在于，所述氫化鈦為飽和氫化鈦或不飽和氫化鈦。
4.根據權利要求1-3任一項所述的活性釬焊材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的活性釬焊材料的制備方法，其特征在于，所述第一酸溶液為氫氟酸溶液、硝酸與氫氟酸的混合溶液、鹽酸與氫氟酸的混合溶液、硫酸、鹽酸中的至少一種。
6.根據權利要求5所述的活性釬焊材料的制備方法，其特征在于，所述第一酸溶液的體積濃度為1-15%；步驟s1的浸泡時間為5-100s。...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙文軍，張雨欣，肖勇，勵達，程鵬飛，于金艷，
申請(專利權)人：寧波眾遠新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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