本项创新技术涵盖了复合材料领域,特别介绍了一种新型耐高温导电连接钎料的配方、制备工艺及其在工业中的应用。该钎料主要由银粉构成,含量在60%至70%之间,辅以其他关键成分,以确保在极端温度下保持优异的导电性能。
背景技术
陶瓷基复合材料因其耐高温、抗氧化以及优异的高温力学性能,成为航空航天热结构材料的主要候选材料。由于陶瓷基复合材料微观结构的复杂性以及陶瓷本征脆性,在陶瓷基复合材料服役过程中,损伤会不断出现。电阻法是一种操作简单且可以实时观测的损伤检测手段,但尚缺乏可靠的电极连接方法。
目前常规的金属与陶瓷基复合材料高温导电连接方法是通过高导石墨或者铂、铑等高温金属进行烧结连接,但是该方法通常是通过物理方法进行连接,在高温下使用时与陶瓷的热匹配效果不佳,可靠性差,且耐温性不高。常规的钎焊工艺通常要借助压力实现,但很少考虑其高温导电效果。前驱体转化法连接技术是一种操作简单、工艺新颖的连接技术,目前主要用于陶瓷及陶瓷基复合材料的高温连接。
如中国专利CN107322187A提供了一种银铜钛活性焊膏,包括:钎料粉末和粘结剂;所述钎料粉末和所述粘结剂的质量百分比分别是:钎料粉末85-90%,粘结剂10-15%;所述钎料粉末,是银粉、铜粉、氢化钛粉的混合粉末;所述混合粉末中,银、铜、钛的质量百分比为:银65-93%,铜5-35%,钛1-4%;所述粘结剂,包括以下质量百分比的材料:成膏剂20%-30%;溶剂50%-70%;触变剂2-5%。该发明由于采用在钎料粉末中的金属混合粉中加入氢化钛,在钎焊过程中会释放氢气,对焊接起到还原保护的作用。同时,钛对陶瓷表面进行活化,使金属能与陶瓷进行钎焊,并且钎焊温度降至850℃,减小高温对金属性能的影响,同时也降低了工艺成本。但是该发明不能有效解决高温下热膨胀系数不匹配问题,且未考虑其在高温下的导电性。
如美国专利US4678720A公开了一种银-铜-钛合金焊料箔材,该箔材采用快速固化处理方法制得。合金组成为10-50重量百分比的铜,0.1-9.5重量百分比的钛,其余为银。该发明快速固化提供了极高冷却率(至少10000℃/秒),产生了独特结构和性质。制得的箔材可以作为铸态使用,也可以轧制成更薄、表面更均匀的尺寸或者加工成预制件。在现代工业应用中,例如航空航天领域或电子封装技术中通常需要具有优异导热与电导能力且稳定性好的材料。此类合金焊料箔可能因其独特属性而被选用在这些领域中。但是该发明同样存在上述问题。
再如中国专利CN112063300A本发明公开了一种聚硅氮烷耐高温涂料及其制备方法,该聚硅氮烷耐高温涂料由下述重量份的原料组成:聚硅氮烷树脂25-40份、云母粉6-12份、滑石粉6-11份、高岭土5-10份、二甲苯8-15份、醋酸丁酯2-4份、耐高温黑色颜料12-18份、气相二氧化硅1-2份和分散剂1-2份。该发明中的聚硅氮烷耐高温涂料在1200℃的高温下,漆膜正常,有很好的耐高温性能。采用该发明方法制备出的硅氮烷耐高温涂料在700-1200℃条件下涂层不变色、不开裂、不脱落,具有非常好的耐高温性能。但是该发明成分复杂,导电性未得到验证。
因此,亟需研究一种能够在保证耐高温的同时保证高温连接性以及高温导电性的复合材料。
实现思路