Cu-Ti系活性釬料焊高純Al2O3陶瓷-無(wú)氧銅的研究.pdf

1、氧化鋁陶瓷是世界上生產(chǎn)最多，應(yīng)用最廣的陶瓷，氧化鋁陶瓷與無(wú)氧銅的連接件廣泛應(yīng)用于真空電子器件中，因此實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷與無(wú)氧銅的可靠連接意義重大。本實(shí)驗(yàn)研究不同成分的Cu-Ti系活性釬料，成功替代Ag基活性釬料，實(shí)現(xiàn)了氧化鋁陶瓷與無(wú)氧銅的連接。采用金相顯微鏡對(duì)不同活性釬料連接Al2O3/Cu的接頭反應(yīng)層厚度進(jìn)行測(cè)量;采用SEM、EDS對(duì)不同活性釬料連接.Al2O3/Cu的接頭反應(yīng)層進(jìn)行微觀分析、成分分析，研究了Ti的含量以及釬焊工藝對(duì)Al2

2、O3陶瓷的潤(rùn)濕性以及對(duì)Al2O3/Cu接頭強(qiáng)度的影響，并探討了不同微量元素的添加對(duì)接頭抗剪強(qiáng)度的影響。通過(guò)對(duì)比不同成分的活性釬料對(duì)Al2O3陶瓷的潤(rùn)濕性及Al2O3/Cu的焊接性能，得出以下結(jié)果:
　　(1)研究Cu-Ti系活性釬料對(duì)Al2O3陶瓷的潤(rùn)濕性發(fā)現(xiàn)，釬料中的Ti含量是影響釬料能否潤(rùn)濕Al2O3陶瓷的關(guān)鍵原因，當(dāng)Ti含量低于20％時(shí)，釬料完全不能潤(rùn)濕Al2O3陶瓷。隨著Ti含量提高，釬料在Al2O3陶瓷表面的潤(rùn)濕角減小。

3、隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，其鋪展面積也緩慢增大，反應(yīng)層厚度增大，而且反應(yīng)層組織由疏松變?yōu)橹旅堋?br>　　(2)用Cu67Sn10Ti23活性釬料潤(rùn)濕Al2O3陶瓷時(shí)，釬料在Al2O3陶瓷表面發(fā)生前驅(qū)膜現(xiàn)象，這說(shuō)明其潤(rùn)濕性極好。用Cu-Sn-Ti釬料釬焊Al2O3/Cu時(shí)，隨著釬焊溫度的提高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，其抗剪強(qiáng)度有所增加，但是其抗剪強(qiáng)度還是較低，對(duì)反應(yīng)層進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)釬料中的Sn元素在反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生了元素的偏聚，替代Cu原子，與Ti元素

4、生成了大量的Sn-Ti化合物。
　　(3)在Cu67Sn10Ti23活性釬料中加入微量的Ni元素，在900℃的釬焊溫度條件下，能夠有效的提高Al2O3/Cu接頭的抗剪強(qiáng)度，當(dāng)Ni元素達(dá)到4％時(shí)，其抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大值95.42MPa，反應(yīng)層中生成了一些含Ni的相，這些相的存在是隨著Ni元素含量提高而生成的，分析認(rèn)為這些相有利于強(qiáng)度的提高。
　　(4)在Cu63Sn10Ti23Ni4釬料中添加微量B元素，當(dāng)B元素低于0.2％時(shí)，