陶瓷与金属的辉光钎焊方法 本发明涉及到一种陶瓷与金属的辉光钎焊方法。
论文“陶瓷--金属辉光钎焊方法”(太原工业大学学报1995年12月第26卷第4期P95-98)介绍了一种陶瓷与金属的辉光钎焊方法，该方法采用辉光炉为热源，使活性金属钛等通过溅射沉积及离子渗入在陶瓷表面形成镀层，然后将镀层的陶瓷与金属放入Ag-Cu钎料后在辉光炉中钎焊。
该方法虽然可以进行陶瓷与金属的钎焊，但利用溅射沉积离子渗入形成陶瓷的镀层设备工艺复杂，真空度要求高，成本高；还有这样的镀层在陶瓷与金属的辉光钎焊过程中还不能有效的消除陶瓷与金属由于热膨胀系数的差异而引起的残余应力，因而在一定程度上影响了钎焊质量。
本发明的目的是为了克服目前陶瓷与金属辉光钎焊的不足，提出一种工艺简单，并能明显地提高陶瓷与金属的钎焊质量地钎焊方法。
本发明的陶瓷与金属的辉光钎焊方法是：
在陶瓷金属的辉光钎焊中，对具有厚度为18-84μm的化学镀金属或合金膜的陶瓷与金属在添加银—铜钎料后进行辉光钎焊。
该辉光钎焊的工艺参数为：
极限真空度6.6-15Pa，工作气压15-30Pa，工作电压800-1000V，钎焊温度830-870℃，保温时间10-25分钟，工作介质氩气。
陶瓷的化学镀金属膜由铜、镍、银、镍-磷合金、镍-硼合金中的一种构成。
陶瓷材料为Si3N4、ZrO2、Al2O3、SiC中的一种。
图1，本发明的陶瓷与金属的辉光钎焊方法的示意图：
图2，化学镀铜膜的陶瓷Si3N4与碳钢的辉光钎焊接头放大2000倍的金相图；
图3，能谱分析表示的化学镀铜膜的Si3N4与碳钢的辉光钎焊接头的成份分布图。
结合附图对本发明的陶瓷与金属的辉光钎焊方法详细说明。
图1中1为陶瓷，2为陶瓷的化学镀金属膜，3为银—铜钎料，4为金属。把图1所示装配好的陶瓷与金属放入辉光炉中按着规定的辉光钎焊规范进行辉光钎焊。
图2示出了化学镀铜膜的陶瓷Si3N4与金属的辉光钎焊接头的金相图，图中左侧部份为陶瓷Si3N4，中间部份为在陶瓷Si1N4表面上的化学镀铜膜和钎焊缝，右部为低碳钢板，整个钎焊接头结合良好。该化学镀铜膜的陶瓷与低碳钢的钎焊焊接的能谱分析曲线如图3所示，由该曲线可以看出钎焊接头中各种元素的分布，纵座标左侧为陶瓷侧，靠近陶瓷侧的钎缝中铜含量很高，而银含量很低，这表明从陶瓷表面起0-9.6μm处为镀铜膜，从9.6μm至22.4μm处属于钎缝，而其右侧为低碳钢板。钎焊过程中液态的Ag-Cu钎料在毛细填充的同时与母材发生作用，形成钎缝。
这里应当指出，当镀膜厚度为18-84μm时，钎焊接头会出现9.6-40μm的基本为金属镀层，这一镀层(例如铜层)实际上作为减应层能在一定程度上吸收被钎焊的陶瓷与碳钢由于热膨胀系数的差异而引起的残余应力，因而提高了钎焊的质量。
本发明的陶瓷与金属(或陶瓷)的辉光钎焊方法与已有的陶瓷与金属的辉光钎焊方法相比具有如下的优点：
1、由于采用化学镀金属膜的陶瓷，因此本发明的钎焊方法工艺简单、无需外加电源和专用设备、成本低。
2、因在钎缝中产生减应层，就在一定程度上吸收了陶瓷与金属的由于热膨胀系数的差异而引起的残余应力，从而提高了钎焊质量。
3、钎焊时对真空度要求不高，因而缩短了钎焊时间，提高了效率。
实施例1、陶瓷与碳钢的辉光钎焊
陶瓷为Si3N4，其尺寸为10mm×10mm×10mm，被钎焊表面化学镀铜膜厚度为84μm，将带有铜膜的Si3N4陶瓷置于2mm厚的Q235碳钢板上，并加银—铜钎料，然后一起装入辉光炉进行辉光钎焊。
辉光钎焊规范为：
极限真空度 6.6Pa
工作气压 15Pa
工作电压 950V
钎焊温度 830℃
保温时间 25分钟
工作介质 氩气
钎焊结果获得性能良好的接头，整个接合面无未连接处，接头抗剪强度为42MPa。
实施例2、陶瓷与碳钢的辉光钎焊
陶瓷为ZrO2，其尺寸为12mm×12×8mm，被钎焊陶瓷表面化学镀镍—磷膜厚度为18μm，将带有镀膜的陶瓷放在Q235碳钢板上，并加银—铜钎料，然后一起装入辉光炉进行辉光钎焊。
辉光钎焊规范为：
极限真空度 15Pa
工作气压 30Pa
工作电压 800V
钎焊温度 870℃
保温时间 20分钟
工作介质 氩气
钎焊结果获得性能良好的接头，整个接合面无未连接处，接头抗剪强度为36MPa。
实施例3陶瓷与铜的辉光钎焊
陶瓷为SiC，直径φ15mm，厚度8mm，被钎焊的陶瓷表面化学镀铜膜厚度为40μm，将带有镀膜的陶瓷放在紫铜板上，紫铜板厚度为5mm，加银—铜钎料，然后一起装入辉光炉进行辉光钎焊。
辉光钎焊规范为：
极限真空度 8.0Pa 钎焊温度 850℃
工作气压 20Pa 保温时间 20分钟
工作电压 850V 工作介质 氩气
钎焊结果获得性能良好的接头，整个结合面无未连接处，接头抗剪强度为50MPa。
实施例4陶瓷与不锈钢的辉光钎焊
陶瓷为Si3N4，尺寸为10mm×10mm×10mm，被钎焊陶瓷表面化学镀铜膜厚度为56μm，将带有镀膜的陶瓷放在厚度为3mm的1Cr18Ni9Ti钢板上，并加银—铜钎料，然后一起装入辉光炉进行辉光钎焊。
辉光钎焊规范为：
极限真空度 12Pa 钎焊温度 860℃
工作气压 25Pa 温时间 25分钟
工作电压 850V 工作介质 氩气
钎焊结果获得性能良好的接头，整个结合面无未连接处，接头抗剪强度为40MPa。