以納米燒結(jié)粉膜為中間層的互不固溶金屬連接工藝的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種互不固溶金屬的連接技術(shù)，特別是設及一種棒狀互不固溶金屬的 連接工藝，具體為金屬鋼棒與銀棒通過鋼銀納米燒結(jié)粉膜進行連接。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬鋼具有高硬度、高烙點、低的熱膨脹系數(shù)、高的耐磨性和導熱導電性。而銀具 有良好的導熱性、導電性和可焊接性能。銀鋼材料制備的低功率開關(guān)、起重開關(guān)、重負荷的 繼電器與大型電動機起動器的電接點材料可廣泛應用于交通、冶金、自動化和航空航天等 尖端工業(yè)。并且具有比銀鶴材料好的耐磨性、延展性和低的接觸電阻，且不起膜。鋼銀二者 之間的連接已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的一個重要方面。運就設及到了鋼銀互不固溶金屬金屬的連 接問題。
[0003] 互不固溶金屬由于其晶體結(jié)構(gòu)不同、反應熱為正、無法潤濕W及其他物理化學方 面性質(zhì)的巨大差異，W至連接無法進行。而傳統(tǒng)的馴接、螺紋連接等方式會使材料受力點單 一，易損壞，并且無法適用于需要密封的場合。目前對于互不固溶金屬的連接，主要是采用 中間層的方法。具體為采用與兩種待連接金屬均固溶的第Ξ種金屬作為中間層，利用中間 層與兩種待連接金屬的相互擴散實現(xiàn)連接。例如，將儀作為中間層，然后在一定高溫下施 加一定壓力或進行熱社來實現(xiàn)鋼銀兩種材料的連接，顯然運種方法改變了連接件的實際成 分，會帶來附加的性能，如儀會帶來鐵磁性，運就需要開發(fā)一些新的連接技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種W納米燒結(jié)粉膜為中間層的互不固溶金屬連接工藝， 特別是針對互不固溶金屬鋼、銀棒狀金屬的連接工藝。首先對鋼棒和銀棒表面進行前處理， W納米鋼銀粉膜作為中間層，按照鋼棒-鋼銀粉膜-銀棒的順序使用夾具固定疊合后準確 選擇加壓退火時的溫度，通過鋼銀納米燒結(jié)粉膜實現(xiàn)了中間層金屬的功能，實現(xiàn)鋼、銀金屬 之間的連接。 陽〇化]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種W納米燒結(jié)粉膜為中間層的互不固溶 金屬的連接工藝，被連接的兩個互不固溶的金屬棒包括金屬A棒和金屬B棒，金屬A棒的烙 點大于金屬B棒的烙點，金屬A棒和金屬B棒的直徑均為山金屬A棒和金屬B棒的連接包 括W下步驟：
[0006] 步驟一、對金屬A棒進行表面清理、清洗和刻蝕，驚干待用；對金屬B棒進行表面清 洗，驚干待用；
[0007] 步驟二、通過球磨方法制備金屬A金屬B納米燒結(jié)粉膜中間層：將金屬A粉和金屬 B粉按照質(zhì)量比3 :2進行混合，得到混合粉體，然后將混合粉體和瑪瑤球放入球磨罐，瑪瑤 球與混合粉體的質(zhì)量比為16:1 ;對球磨罐交替進行抽真空和充氣氣時間分別為3~4min， 共4~5次，直到球磨罐中為純氣氣氛；再將球磨罐裝到球磨機上，球磨罐對稱裝2個，啟 動球磨機球磨14~15小時；球磨使金屬A粉和金屬B粉達到納米級別的混合；球磨好的 混合粉體倒進壓膜的模具中，放入壓膜機，在20~30MPa的壓力下壓制3~4min成直徑為 1. 3d，厚度為3mm的金屬A金屬B納米粉膜；
[0008] 步驟Ξ、將金屬A棒、金屬A金屬B納米粉膜和金屬B棒疊合后加壓，加壓扭矩為 65 ~75N·m;
[0009] 步驟四、鍵合連接：將疊合加壓后的疊合裝配體放入管式氣氛保護爐中進行氣氣 保護退火，退火溫度為950°C，保溫時間2~地，隨爐冷卻，最終獲得鍵合連接強度為155Mpa 的金屬A金屬B連接件。
[0010] 進一步講，步驟四中，所述氣氣保護退火的過程為：W5°C/min升至200°C，在 200°CW前通氣氣來排凈管路中的空氣，之后關(guān)氣氣通入氨氣；在200°C保溫10分鐘，然后 W7. 5°C/min的升溫速率升至950°C;在950°C下保溫2小時，保溫結(jié)束后隨爐冷卻；在 200°CW下時，關(guān)氨氣，通氣氣；達到室溫時關(guān)閉管式氣氛爐，取出金屬A金屬B連接件。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0012] 通過對采用本發(fā)明連接工藝連接后的鋼/銀連接件進行鋼/銀的鍵合連接強度測 試及鋼與銀鍵合斷口形貌掃描電子顯微鏡（SEM)觀察。充分的說明本發(fā)明連接工藝通過鋼 銀納米燒結(jié)粉膜實現(xiàn)了中間層金屬的功能，獲得了鋼、銀兩種棒狀金屬之間的連接。同時不 添加第Ξ種中間金屬元素可避免第Ξ方元素對材料性能的影響，不會改變連接件的實際成 分及產(chǎn)生附加性能，可操作性也較好。本發(fā)明連接強度達到了 155MPa。
【附圖說明】
[0013]圖1是連接的鋼/銀棒狀連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2是本發(fā)明中納米鋼銀粉膜中間層沈Μ圖；
[0015] 圖3是本發(fā)明鋼/銀棒狀連接所用的加壓裝置示意圖；
[0016] 圖4是本發(fā)明拉伸試驗過程示意圖；
[0017]圖5是本發(fā)明中鋼棒/納米燒結(jié)鋼銀粉膜/銀棒狀復合材料拉伸強度測試曲線；
[0018] 圖6是本發(fā)明鋼/銀棒狀連接件鋼棒端斷口形貌觀察沈Μ圖（低倍）；
[0019] 圖7是本發(fā)明鋼/銀棒狀連接件鋼棒端斷口形貌觀察SEM圖（高倍）。
[0020] 圖中：1-鋼棒，2-鋼銀粉膜中間層，3-銀棒，4-上妮板，5-下妮板，6-鋼制加壓螺 栓（規(guī)格為Μ8)，7-石英板，8-拉伸載荷，9-銅鉤，10-焊點，11-連接件。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步詳細描述，所描述的具體 實施例僅對本發(fā)明進行解釋說明，并不用W限制本發(fā)明。實施例中未注明具體條件的實驗 方法，通常按照常規(guī)條件W及手冊中所述的條件，或按照制造廠商說明書所建議的條件。
[0022] 實施例：圖1為連接的鋼/銀棒狀連接件的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1 -鋼棒；2 -納米 燒結(jié)鋼銀粉膜中間層；3-銀棒，所述銀棒和鋼棒的直徑均為10mm，采用本發(fā)明連接工藝對 該銀棒和鋼棒的連接包括W下步驟：
[0023] 步驟一、對銀棒和鋼棒進行表面清理、清洗和刻蝕，并驚干待用：
[0024] 將直徑為10mm，長度為20mm的鋼棒和長度為25mm的銀棒，分別用1000#至5000# 砂紙進行打磨；
[00巧]用酒精清洗銀棒，然后將銀棒浸入去離子水中浸泡15分鐘，取出浸泡在去離子水 中超聲波清洗30分鐘（超聲頻率50化，溫度為25°C)，清洗后取出驚干待用。
[0026] 將用酒精清洗過的鋼金屬棒完全浸入1L去油液中浸泡5分鐘后，去除Mo樣品表 面的油污，取出后浸入去離子水中清洗6分鐘，循環(huán)進行4次；將經(jīng)過去油處理并用去離子 水清洗的鋼棒浸泡在1L刻蝕液中刻蝕12分鐘，取出浸入去離子水中清洗16分鐘，然后取 出浸泡在去離子水中超聲波清洗30分鐘（超聲頻率50化，溫度為25°C)，清洗后取出驚干 待用。
[0027] 步驟二、通過球磨方法制備鋼銀納米燒結(jié)粉膜中間層：
[0028] 將Mo