Ag-CuO钎料空气反应钎焊AlN陶瓷接头组织及性能

采用Ag-Cu O钎料实现了Al N陶瓷与自身的空气反应钎焊。研究了Cu O含量、钎焊温度和预氧化温度对界面组织及力学性能的影响规律,分析了连接机理。当钎料成分为Ag-6 mol%Cu O,在1000℃/5 min的钎焊参数下,Al N/Ag-Cu O/Al N接头可获得最高的抗剪切强度为13.9 MPa。采用SEM、EDS及XRD对其接头界面显微组织、断口形貌及成分进行了分析。典型接头界面组织结构为Al N/Cu Al2O4/Cu O/Al N+Ag+Cu O/Cu O/Cu Al2O4/Al N。然而,在该条件下无法获得无缺陷的接头。为了降低残余热应力获得无缺陷的接头,对Al N陶瓷采用预氧化处理,在Al N陶瓷表面形成一层Al2O3层。当预氧化参数为1 000℃/5 h时,Al N陶瓷表面的Al2O3层厚度约为10μm。采用成分为Ag-6 mol%Cu O的钎料,在1 000℃/5min的钎焊参数下,对预氧化后的Al N陶瓷进行连接,获得了无缺陷的接头,接头典型界面显微组织为Al N/Al2O3/Cu Al2O4/Cu O/Ag+Al2O3/Cu O/Cu Al2O4/Al2O3/Al N。接头的抗剪切强度最高为22.6 MPa,与未氧化的Al N陶瓷接头相比提升了62.6%。接头进行抗剪切测试时,断面主要出现在Al N陶瓷母材。

钎料成分对陶瓷/钎缝界面结合及组织的影响

采用不同配比的Ag-CuO钎料在空气中对陶瓷进行钎焊试验,通过扫描电镜,能谱分析,X射线衍射等方法对钎焊接头的显微组织、结构、元素分布进行分析。结果表明在钎料中添加适量CuO显著提高了钎料对陶瓷母材的钎焊性能,克服空气中钎焊容易氧化的缺点;ZrO2陶瓷与钎缝界面区产生CuO相和Ag相组成的黑色过渡层;当钎料中CuO的摩尔分数为34%时,界面区的组织和成分最均匀,元素之间的相互扩散和溶解情况最好,Cu,Ag元素向陶瓷中扩散的距离约50μm。