一種石墨烯增強(qiáng)Al基復(fù)合釬料輔助釬焊的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及釬料輔助釬焊的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于鋁基復(fù)合材料的基體和增強(qiáng)相物理、化學(xué)性能的巨大差異，使得其連接特性明顯不同于基體金屬材料。鋁基體熔點(diǎn)低，在釬焊溫度下，部分基體熔化而增強(qiáng)體不分解也不熔化，使得復(fù)合材料的粘度增加，影響釬料的流動鋪展，導(dǎo)致基體與基體、基體與增強(qiáng)相、增強(qiáng)相與增強(qiáng)相之間的連接難以實(shí)現(xiàn)。同時增加了焊接過程對氣孔、未熔合、未焊透等缺陷的敏感性，阻礙釬焊過程的實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重影響釬縫接頭的強(qiáng)度。因此，如何成功實(shí)現(xiàn)鋁基復(fù)合材料的高質(zhì)量連接是國內(nèi)外普遍關(guān)注而又急待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決現(xiàn)有石墨烯對鋁基材料增強(qiáng)效果差，石墨烯分散性差的問題，而提供一種石墨烯增強(qiáng)A1基復(fù)合釬料輔助釬焊的方法。
[0004]—種石墨烯增強(qiáng)A1基復(fù)合釬料輔助釬焊的方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0005]—、將氧化石墨烯加入到去離子水中，超聲處理2h?3h，制得氧化石墨烯懸浮液；
[0006]二、在轉(zhuǎn)速為300rpm?350rpm的條件下，在不銹鋼攪拌罐中研磨招基釬料4h?5h，將研磨后的鋁基釬料加入到無水乙醇中，得到鋁基釬料懸浮液，將鋁基釬料懸浮液和氧化石墨烯懸浮液混合，在溫度為0°C下，冷質(zhì)超聲2h?3h，得到混合粉末，在真空狀態(tài)及溫度為300°C?350°C的條件下，將混合粉末烘干2h?3h，得到烘干后的粉末；
[0007]所述的烘干后的粉末中氧化石墨烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5%?6% ;
[0008]三、將烘干后的粉末置于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積真空裝置中，抽真空，將等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積真空裝置溫度調(diào)節(jié)至400°C?500°C，通入氫氣，在溫度為400°C?500°C和氫氣氣氛下，對烘干后的粉末還原處理2h?4h，得到石墨烯/鋁基釬料；
[0009]四、將石墨稀/招基奸料壓成猜片，得到石墨稀/招基奸料猜片，將石墨稀/招基釬料箔片置于待焊金屬待焊面之間，得到待焊件，將待焊件置于真空釬焊爐中，抽真空，將釬焊溫度升至520°C?600°C，并在溫度為520°C?600°C的條件下，保溫5min?30min，最后冷卻至室溫，即完成石墨烯增強(qiáng)A1基復(fù)合釬料輔助釬焊的方法。
[0010]石墨烯是碳原子緊密堆積成的單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種新型碳材料，同時具有高熱導(dǎo)率、低密度和熱膨脹系數(shù)、良好的韌性、耐高溫以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因而適宜作為復(fù)合釬料的增強(qiáng)項(xiàng)。石墨烯的增強(qiáng)效果在很大程度上取決于石墨烯在鋁基釬料中的分散性。石墨烯與金屬的界面可以有效阻礙位錯運(yùn)動從而導(dǎo)致界面附近位錯的增殖和積累，并且石墨烯對鋁基復(fù)合釬料具有顯著的加固補(bǔ)強(qiáng)效果，從而實(shí)現(xiàn)鋁基材料之間以及鋁基材料與其他金屬的高質(zhì)量連接。本發(fā)明通過氧化石墨烯向鋁基釬料中添加石墨烯，制備高性能的石墨烯增強(qiáng)鋁基釬料，提高鋁基材料連接接頭的綜合性能，實(shí)現(xiàn)鋁基復(fù)合材料的高質(zhì)量連接。本發(fā)明的方法簡單、高效、可工業(yè)化生產(chǎn)，利于推廣石墨烯在復(fù)合釬料中的應(yīng)用。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]本發(fā)明采用氧化石墨烯懸浮液，氧化石墨烯利用靜電作用而均勻地吸附在金屬片上，然后熱還原轉(zhuǎn)化成石墨烯，石墨烯均勻地分散于鋁基釬料中，壓片后可獲得高性能的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合釬料箔片，由于石墨烯與金屬的界面可以有效阻礙位錯運(yùn)動導(dǎo)致界面附近位錯的增殖和積累，并且有缺陷的石墨烯可以對鋁基復(fù)合釬料起顯著的加固補(bǔ)強(qiáng)效果，可以制備尚性能的石墨稀增強(qiáng)招基奸料，提尚招基材料連接接頭的綜合性能，實(shí)現(xiàn)招基材料的高質(zhì)量連接。綜上本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、利用氧化石墨烯的還原法成功制備了石墨烯/鋁基釬料，從而實(shí)現(xiàn)了石墨烯對鋁基釬料的增強(qiáng)效果。
[0014]2、氧化石墨烯利用靜電作用而均勻地吸附在金屬片上，還原制備的石墨烯/鋁基釬料可使石墨烯均勻地分散在鋁基釬料中，避免石墨烯的堆疊，從而保證了石墨烯對鋁基釬料的增強(qiáng)效果。
[0015]3、本發(fā)明簡單高效，通過制備石墨烯/鋁基釬料解決了現(xiàn)有鋁基復(fù)合材料的連接問題，擴(kuò)大了石墨烯在釬料制備中的應(yīng)用，可以廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。
[0016]本發(fā)明用于一種石墨烯增強(qiáng)A1基復(fù)合釬料輔助釬焊的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】之間的任意組合。
[0018]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式所述的一種石墨烯增強(qiáng)A1基復(fù)合釬料輔助釬焊的方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的:
[0019]—、將氧化石墨烯加入到去離子水中，超聲處理2h?3h，制得氧化石墨烯懸浮液；
[0020]二、在轉(zhuǎn)速為300rpm?350rpm的條件下，在不銹鋼攪拌罐中研磨招基釬料4h?5h，將研磨后的鋁基釬料加入到無水乙醇中，得到鋁基釬料懸浮液，將鋁基釬料懸浮液和氧化石墨烯懸浮液混合，在溫度為0°C下，冷質(zhì)超聲2h?3h，得到混合粉末，在真空狀態(tài)及溫度為300°C?350°C的條件下，將混合粉末烘干2h?3h，得到烘干后的粉末；
[0021]所述的烘干后的粉末中氧化石墨烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5%?6% ；
[0022]三、將烘干后的粉末置于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積真空裝置中，抽真空，將等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積真空裝置溫度調(diào)節(jié)至400°C?500°C，通入氫氣，在溫度為400°C?500°C和氫氣氣氛下，對烘干后的粉末還原處理2h?4h，得到石墨烯/鋁基釬料；
[0023]四、將石墨稀/招基奸料壓成猜片，得到石墨稀/招基奸料猜片，將石墨稀/招基釬料箔片置于待焊金屬待焊面之間，得到待焊件，將待焊件置于真空釬焊爐中，抽真空，將釬焊溫度升至520°C?600°C，并在溫度為520°C?600°C的條件下，保溫5min?30min，最后冷卻至室溫，即完成石墨烯增強(qiáng)A1基復(fù)合釬料輔助釬焊的方法。
[0024]本實(shí)施方式的有益效果是:
[0025]本實(shí)施方式采用氧化石墨烯懸浮液，氧化石墨烯利用靜電作用而均勻地吸附在金屬片上，然后熱還原轉(zhuǎn)化成石墨烯，石墨烯均勻地分散于鋁基釬料中，壓片后可獲得高性能的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合釬料箔片，由于石墨烯與金屬的界面可以有效阻礙位錯運(yùn)動導(dǎo)致界面附近位錯的增殖和積累，并且有缺陷的石墨烯可以對鋁基復(fù)合釬料起顯著的加固補(bǔ)強(qiáng)效果，可以制備高性能的石墨烯增強(qiáng)鋁基釬料，提高鋁基材料連接接頭的綜合性能，實(shí)現(xiàn)鋁基材料的高質(zhì)量連接。綜上本實(shí)施方式具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0026]1、利用氧化石墨烯的還原法成功制備了石墨烯/鋁基釬料，從而實(shí)現(xiàn)了石墨烯對鋁基釬料的增強(qiáng)效果。
[0027]2、氧化石墨烯利用靜電作用而均勻地吸附在金屬片上，還原制備的石墨烯/鋁基釬料可使石墨烯均勻地分散在鋁基釬料中，避免石墨烯的堆疊，從而保證了石墨烯對鋁基釬料的增強(qiáng)效果。
[0028]3、本實(shí)施方式fg]單尚效，通過制備石墨稀/招基奸料解決了現(xiàn)有招基復(fù)合材料的連接問題，擴(kuò)大了石墨烯在釬料制備中的應(yīng)用，可以廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。
[0029]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟二中所述的鋁基釬料為鋁硅釬料、鋁硅銅釬料、鋁硅鎂釬料或鋁硅鋅釬料。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一不同的是:步驟四中所述的待焊金屬為6063鋁合金或SiCp/101Al。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0031]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是:步驟三中在溫度為400°C?500°C和氫氣氣氛下，對烘干后的粉末還原處理2h?3h。其它與【具體實(shí)施方式】一至三相同。
[0032]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同的是:步驟二中所述的烘干后的粉末中氧化石墨烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5%。其它與【具體實(shí)施方式】一至四相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是:步驟二中所述的烘干后的粉末中氧化石墨烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%。其它與【具體實(shí)施方式】一至五相同。
[0034]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至六之一不同的是:步驟二中所述的烘干后的粉末中氧化石墨烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2%。其它與【具體實(shí)施方式】一至六相同。
[0035]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體