[发明专利]用于连接透明镁铝尖晶石陶瓷的玻璃焊料及连接透明镁铝尖晶石陶瓷的方法

说明书

本发明公开了一种用于连接透明镁铝尖晶石陶瓷的玻璃焊料及连接透明镁铝尖晶石陶瓷的方法，属于焊接技术领域。所述玻璃焊料组成：CaO：18～24％，Al₂O₃：12‑16％，SiO₂：54～60％，B₂O₃：1‑4％，R₂O：3‑6％；Y₂O₃：1‑6％。所述连接方法为：采用熔融水淬法制备玻璃焊料粉体；将玻璃焊料置于两块待焊镁铝尖晶石陶瓷之间；装配好的样品放入电阻炉中加热至1250‑1400℃，保温20‑30min后以高于15℃/min的速度冷却；冷却至室温的样品再次放入电阻炉中退火。本发明能够抑制玻璃焊料和陶瓷母材之间的界面反应及焊缝的晶化，进而能够获得兼具高强度和高透光度的镁铝尖晶石陶瓷接头。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种用于连接透明镁铝尖晶石陶瓷的玻璃焊料及连接透明镁铝尖晶石陶瓷的方法。

背景技术

透明镁铝尖晶石陶瓷具有高透光率、良好的机械性能以及较低的生产成本，在航空航天、军事、激光、原子能及半导体等领域具有广阔的应用前景。目前，透明镁铝尖晶石陶瓷主要采用热压烧结、热等静压烧结及放电等离子烧结等方法制备。这些制备方法导致大尺寸或复杂形状的透明镁铝尖晶石陶瓷难以制备。连接技术是解决这一问题的重要方法。

在众多陶瓷材料的连接方法中，玻璃焊料与陶瓷材料具有良好的化学相容性，且玻璃焊料的热膨胀系数可调，因此更适合陶瓷自身的连接。玻璃焊料已经应用于连接透明蓝宝石陶瓷、透明氮氧化铝陶瓷等透明陶瓷材料，并获得了良好的力学性能。但是，在连接过程中玻璃焊料的晶化、玻璃焊料与陶瓷母材之间的界面反应均会严重损害接头的光学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于连接透明镁铝尖晶石陶瓷的玻璃焊料及连接透明镁铝尖晶石陶瓷的方法，能够获得兼具高强度和高透光度的镁铝尖晶石陶瓷接头。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于连接透明镁铝尖晶石陶瓷的玻璃焊料，按重量百分比计，所述玻璃焊料的原料组成如下：

CaO：18～24％，Al₂O₃：12-16％，SiO₂：54～60％，B₂O₃：1-4％，R₂O：3-6％；Y₂O₃：1-6％。

所述R₂O为Li₂O、Na₂O和K₂O中的一种或几种，所述玻璃焊料原料中Y₂O₃的含量优选为2-4.5％。

采用所述玻璃焊料连接透明镁铝尖晶石陶瓷的方法，具体包括如下步骤：

(1)材料准备：对待焊镁铝尖晶石陶瓷表面进行打磨、抛光，超声清洗10-20min，吹干备用。

(2)玻璃焊料制备：按照玻璃焊料的组成称量各氧化物原料，均匀混合后采用熔融-水淬法制备玻璃焊料粉体；其中：CaO由原料CaCO₃引入，B₂O₃由H₃BO₃引入，R₂O由R₂CO₃引入，Al₂O₃和SiO₂原料为Al₂O₃粉和SiO₂粉；玻璃焊料的各制备原料的纯度高于99.9％；

(3)焊料预烧结：将玻璃焊料各原料粉体放入压片模具中压制成具有一定厚度的片状结构，再放入空气气氛的电阻炉中预烧结，随炉冷却后得到玻璃焊料片；