一種人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環釬焊封接方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于焊接技術領域，具體涉及一種Al2O3陶瓷與鈦環的釬焊封接方法。
【背景技術】
[0002]Al2O3陶瓷的強度高、耐磨性和耐腐蝕性好，并且熱穩定性能好，是一種應用廣泛的陶瓷材料。在Al2O3陶瓷的使用過程中，常需要將其與金屬材料連接，形成陶瓷/金屬復合結構使用。鈦及鈦合金具有密度低、比強度高、抗腐蝕性能好、生物兼容性好等優點，是較為理想的結構材料。
[0003]在人造視網膜結構中，Al2O3陶瓷/鈦環復合結構是重要元件之一。通過將Al2O3陶瓷與鈦環連接，并復合其他電子元器件共同實現刺激視神經、幫助使用者獲得基本的視覺的功能。因此，將Al2O3陶瓷與鈦環可靠連接，并獲得組織致密、氣密性好的連接接頭具有重要意義。
[0004]目前，釬焊仍是連接陶瓷與金屬的最有效方法之一。針對人造視網膜結構中Al2O3陶瓷與鈦環的連接，既要選擇合適的釬料實現連接，又要使接頭滿足生物兼容性的需求。目前廣泛應用的是采用Ag基釬料釬焊Al2O3陶瓷與鈦合金，然而Ag基釬料的釬焊界面的生物相容性較差，不能滿足人造視網膜結構應用的條件，因此開發具有生物兼容性的釬料實現Al2O3陶瓷與鈦環的連接是十分必要的。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是為了克服現有技術的不足，提供一種工藝簡單，連接可靠的人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環釬焊封接方法。
[0006]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是:一種人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環釬焊封接方法，其包括以下步驟:
(一)、制備釬料:在行星式球磨機中，將顆粒度為20?400nm、質量分數分別為6?85%和15?94%的Ti粉和Ni粉混合，在轉速為100~300轉/分的條件下，球磨0.5?2h，得到TiNi釬料；
(二)、將待焊的鈦環和AI2O3陶瓷放入丙酮中超聲清洗5?1min;
(三)、將得到的TiNi釬料與丙酮混合成膏狀，并將膏狀釬料均勻涂覆在Al2O3陶瓷的待連接面上，再將鈦環置于涂覆層上，組成待焊裝配件，其中，膏狀釬料涂覆層的厚度為50?10um;
(四)、將步驟三中得到的待焊裝配件放置在真空加熱爐中，當真空度達到(1.3?2.0)X10一3Pa時，通電加熱，控制升溫速度為10°C/min?30°C/min，升溫至990?1450°C，然后保溫(K30111；[11，再控制冷卻速度為3<€/111；[11~10<€/111；[11，冷卻至300<€，然后再隨爐冷卻，即實現人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環的連接。
[0007]進一步，所述TiNi釬料中Ti粉和Ni粉的質量分數分別為72%和28%。
[0008]進一步，所述步驟(三)中膏狀釬料涂覆層的厚度為80μπι。
[0009]進一步，所述步驟(四)中控制升溫速度為20°C/min，升溫至1360°C，保溫為20min，冷卻速度為5 °C/min。
[0010]本發明采用TiNi釬料連接鈦環和Al2O3陶瓷，通過控制釬焊溫度(990?1450 °C)和保溫時間(0~30min)，以控制接頭組織和性能，釬料中的Ti通過與Al2O3陶瓷發生界面反應，形成化合物，實現鈦環和Al2O3陶瓷的冶金連接。對照現有技術，本發明的有益效果是:成功實現了鈦環和Al2O3陶瓷的生物兼容性連接，并獲得了可靠的接頭，其特別適用于人造視網膜結構中的鈦環與Al2O3陶瓷的連接。在植入醫學領域具有較大的應用前景。
【具體實施方式】
[0011]本發明技術方案不局限于以下所列舉的【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】之間的任意組合。
[0012]實施例1:一種人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環釬焊封接方法，其包括以下步驟:
(一)、制備釬料:在行星式球磨機中，將顆粒度為20?400nm、質量分數分別為6%和94%的Ti粉和Ni粉混合，在轉速為100~300轉/分的條件下，球磨0.5?2h，得到TiNi釬料；
(二)、將待焊的鈦環和Al2O3陶瓷放入丙酮中超聲清洗5min;
(三)、將得到的TiNi釬料與丙酮混合成膏狀，并將膏狀釬料均勻涂覆在Al2O3陶瓷的待連接面上，再將鈦環置于涂覆層上，組成待焊裝配件，其中，膏狀釬料涂覆層的厚度為50μπι;
(四)、將步驟三中得到的待焊裝配件放置在真空加熱爐中，當真空度達到(1.3?2.0)X1 一3Pa時，通電加熱，控制升溫速度為10 °C/min，升溫至990 °C，然后保溫O?30min，再控制冷卻速度為3°C/min，冷卻至300°C，然后再隨爐冷卻，即實現人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環的連接。
[0013]采用本實施方式獲得的接頭完整致密，無裂紋等缺陷，實現了鈦環和Al2O3陶瓷的可靠連接。且滿足人造視網膜結構的氣密性要求。
[0014]實施例2:—種人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環釬焊封接方法，其包括以下步驟:
(一)、制備釬料:在行星式球磨機中，將顆粒度為20?400nm、質量分數分別為85%和15%的Ti粉和Ni粉混合，在轉速為100~300轉/分的條件下，球磨0.5?2h，得到TiNi釬料；
(二)、將待焊的鈦環和Al2O3陶瓷放入丙酮中超聲清洗1min;
(三)、將得到的TiNi釬料與丙酮混合成膏狀，并將膏狀釬料均勻涂覆在Al2O3陶瓷的待連接面上，再將鈦環置于涂覆層上，組成待焊裝配件，其中，膏狀釬料涂覆層的厚度為100μm；
(四)、將步驟三中得到的待焊裝配件放置在真空加熱爐中，當真空度達到(1.3?2.0)X10—3Pa時，通電加熱，控制升溫速度為30°C/min，升溫至1450°C，然后保溫30min，再控制冷卻速度為10°C/min，冷卻至300°C，然后再隨爐冷卻，即實現人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環的連接。
[0015]采用本實施方式獲得的接頭完整致密，無裂紋等缺陷，實現了鈦環和Al2O3陶瓷的可靠連接。且滿足人造視網膜結構的氣密性要求。
[0016]實施例3:—種人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環釬焊封接方法，其包括以下步驟:
(一)、制備釬料:在行星式球磨機中，將顆粒度為20?400nm、質量分數分別為72%和28%的Ti粉和Ni粉混合，在轉速為100~300轉/分的條件下，球磨0.5?2h，得到TiNi釬料；
(二)、將待焊的鈦環和Al2O3陶瓷放入丙酮中超聲清洗Smin; (三)、將TiNi釬料用丙酮混合成膏狀，并將膏狀釬料均勻涂覆在Al2O3陶瓷的待連接面上，再將鈦環置于涂覆層上，組成待焊裝配件，其中，膏狀釬料涂覆層的厚度為80μπι;
(四)、將步驟三中得到的待焊裝配件放置在真空加熱爐中，當真空度達到(1.3?2.0)X10—3Pa時，通電加熱，控制升溫速度為20°C/min，升溫至990 °C，然后保溫15min，再控制冷卻速度為5°C/min，冷卻至300°C，然后再隨爐冷卻，即實現Al2O3陶瓷與鈦環的連接。
[0017]采用本實施方式獲得的接頭完整致密，無裂紋等缺陷，實現了鈦環和Al2O3陶瓷的可靠連接。且滿足人造視網膜結構的氣密性要求。
[0018]實施例4:一種人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環釬焊封接方法，其包括以下步驟:
(一)、制備釬料:在行星式球磨機中，將顆粒度為20?400nm、質量分數分別為44%和56%的Ti粉和Ni粉混合，在轉速為100~300轉/分的條件下，球磨0.5?2h，得到TiNi釬料；
(二)、將待焊的鈦環和Al2O3陶瓷放入丙酮中超聲清洗Smin;
(三)、將TiNi釬料用丙酮混合成膏狀，并將膏狀釬料均勻涂覆在Al2O3陶瓷的待連接面上，再將鈦環置于涂覆層上，組成待焊裝配件，其中，膏狀釬料涂覆層的厚度為80μπι;
(四)、將步驟三中得到的待焊裝配件放置在真空加熱爐中，當真空度達到(1.3?2.0)X10—3Pa時，通電加熱，控制升溫速度為20°C/min，升溫至1360°C，然后保溫20min，再控制冷卻速度為5°C/min，冷卻至300°C，然后再隨爐冷卻，即實現Al2O3陶瓷與鈦環的連接。
[0019]采用本實施方式獲得的接頭完整致密，無裂紋等缺陷，實現了鈦環和Al2O3陶瓷的可靠連接。且滿足人造視網膜結構的氣密性要求。
[0020]實施例5:—種人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環釬焊封接方法，其包括以下步驟:
(一)、制備釬料:在行星式球磨機中，將顆粒度為20?400nm、質量分數分別為22%和78%的Ti粉和Ni粉混合，在轉速為100~300轉/分的條件下，球磨0.5?2h，得到TiNi釬料；
(二)、將待焊的鈦環和Al2O3陶瓷放入丙酮中超聲清洗Smin;
(三)、將TiNi釬料用丙酮混合成膏狀，并將膏狀釬料均勻涂覆在Al2O3陶瓷的待連接面上，再將鈦環置于涂覆層上，組成待焊裝配件，其中，膏狀釬料涂覆層的厚度為80μπι;
(四)、將步驟三中得到的待焊裝配件放置在真空加熱爐中，當真空度達到(1.3?2.0)X10 一 3Pa時，通電加熱，控制升溫速度為20°C/min，升溫至1430°C，然后保溫lOmin，再控制冷卻速度為5°C/min，冷卻至300°C，然后再隨爐冷卻，即實現Al2O3陶瓷與鈦環的連接。
[0021]采用本實施方式獲得的接頭完整致密，無裂紋等缺陷，實現了鈦環和Al2O3陶瓷的可靠連接。且滿足人造視網膜結構的氣密性要求。
【主權項】
1.一種人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環釬焊封接方法，其特征在于:其包括以下步驟: (一)、制備釬料:在行星式球磨機中，將顆粒度為20?400nm、質量分數分別為6?85%和15?94%的Ti粉和Ni粉混合，在轉速為100~300轉/分的條件下，球磨0.5?2h，得到TiNi釬料； (二)、將待焊的鈦環和AI2O3陶瓷放入丙酮中超聲清洗5?1min; (三)、將得到的TiNi釬料與丙酮混合成膏狀，并將膏狀釬料均勻涂覆在Al2O3陶瓷的待連接面上，再將鈦環置于涂覆層上，組成待焊裝配件，其中，膏狀釬料涂覆層的厚度為50?ΙΟΟμπι； (四)、將步驟三中得到的待焊裝配件放置在真空加熱爐中，當真空度達到(1.3?2.0)X10一3Pa時，通電加熱，控制升溫速度為10°C/min?30°C/min，升溫至990?1450°C，然后保溫30111；[11，再控制冷卻速度為3<€/111；[11~10<€/111；[11，冷卻至300<€，然后再隨爐冷卻，即實現人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環的連接。2.根據權利要求1所述的人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環釬焊封接方法，其特征在于:所述TiNi釬料中Ti粉和Ni粉的質量分數分別為72%和28%。3.根據權利要求1所述的人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環釬焊封接方法，其特征在于:所述步驟(三)中膏狀釬料涂覆層的厚度為80μηι。4.根據權利要求1所述的人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環釬焊封接方法，其特征在于:所述步驟(四)中控制升溫速度為20°C/min，升溫至1360°C，保溫為20min，冷卻速度為5°C/min0
【專利摘要】本發明涉及一種人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環釬焊封接方法，釬料由Ti粉和Ni粉組成，所述釬料中Ti粉和Ni粉的質量分數分別為6~85%和15~94%。Ti粉和Ni粉的顆粒度為20~400nm。將球磨得到的釬料制成膏狀涂覆在鈦環與Al2O3陶瓷的待連接面上，將待焊件置于真空加熱爐中，加熱保溫，完成焊接。本發明實現了鈦環和Al2O3陶瓷的釬焊連接，并獲得了可靠的連接接頭。特別適用于人造視網膜中Al2O3陶瓷與鈦環之間的連接。
【IPC分類】A61F9/08, A61F2/14, B23K1/20, B23K1/008
【公開號】CN105598542
【申請號】CN201610039480
【發明人】劉多, 牛紅偉, 宋曉國, 馮吉才, 周英豪
【申請人】哈爾濱工業大學（威海）
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年1月21日