一种人造视网膜中镀钛Al2O3陶瓷和钛环的连接方法

摘要

本发明涉及一种人造视网膜中镀钛Al2O3陶瓷和钛环的连接方法，首先将待连接镀钛Al2O3陶瓷和钛环放入丙酮中超声清洗5min~10min；而后将Ti箔片置于待连接的镀钛Al2O3陶瓷与钛环的连接面之间，装配成镀钛Al2O3陶瓷/Ti箔片/钛环的装配件，得到的装配件放置在真空加热炉中，施加压力为1MPa~10MPa，当真空度达到(1.3~2.0)×10‑3Pa时，控制升温速度为10℃/min~30℃/min，升温至850℃~1150℃，然后保温30min~120min，再控制冷却速度为3℃/min~10℃/min，冷却至300℃，然后再随炉冷却，即完成对镀钛Al2O3陶瓷与钛环的连接。本发明所得的镀钛Al2O3陶瓷/钛环接头组织致密，气密性好。

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种人造视网膜中镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接方法。

背景技术

钛及钛合金因具有强度高、耐蚀性和耐热性好等特点而被广泛用于各个领域。Al₂O₃陶瓷有较好的机械强度、耐高温特性及稳定的化学特性，使得Al₂O₃陶瓷成为了一种在医学、化工、电子元器件、真空器件等领域均有广泛应用的陶瓷。钛及钛合金与Al₂O₃陶瓷的连接结构件也常应用于一些重要结构。

人造视网膜是利用电子器件替换失去功能的视网膜，使用电流刺激依然完好的视神经，帮助使用者获得基本的视觉。而其中一个重要的结构就是镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接结构，因此，实现二者的可靠连接，使该结构具有较好的气密性，并满足生物兼容性的要求，是十分重要的。

目前，真空扩散焊和钎焊是实现陶瓷与金属连接最常用的方法。而针对该人造视网膜结构中的镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接结构，既要保证钎料具有生物兼容性，即对人体无毒无害，又要在相对较低的温度下实现钎焊过程，是很难实现的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种工艺简单，连接可靠，采用Ti箔片对人造视网膜中镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种人造视网膜中镀钛Al₂O₃陶瓷和钛环的连接方法，其特征在于：其包括以下步骤：

(一)、将待连接镀钛Al₂O₃陶瓷和钛环放入丙酮中超声清洗5min~10min；

(二)、将Ti箔片置于待连接的镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接面之间，装配成镀钛Al₂O₃陶瓷/Ti箔片/钛环的装配件，其中Ti箔片的厚度为10μm>

(三)、将步骤(二)得到的装配件放置在真空加热炉中，施加压力为1MPa~10MPa，当真空度达到(1.3~2.0)×10^-3Pa时，通电加热，控制升温速度为10℃/min~30℃/min，升温至850℃~1150℃，然后保温30min~120min，再控制冷却速度为3℃/min~10℃/min，冷却至300℃，然后再随炉冷却，即完成对镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接。

进一步，所述步骤(二)中Ti箔片的厚度为50μm。

进一步，所述步骤(三)中施加压力为4MPa，真空加热炉的真空度为1.5×10^-3Pa，控制升温速度为20℃/min，升温至950℃，保温时间为60min，冷却速度为5℃/min。

本发明选用Ti箔片为中间层，能够与Al₂O₃陶瓷表面的钛镀层、钛环均形成良好的物理化学相容性，在适宜的连接温度、压力和保温时间等工艺参数的作用下，实现界面的冶金结合，形成界面组织致密、具有较好连接强度的接头。本发明通过控制钎焊温度850℃~1150℃、保温时间30min~120min和施加压力1MPa~10MPa，以控制反应层的厚度和接头中反应相的分布，进而达到控制接头组织和性能的目的，成功实现了对镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接，并获得了可靠的接头。本发明中镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的成功连接，可将镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接结构用于植入医学精密构件，如人造视网膜结构中，能有效促进该类产品的应用与推广，具有极大的应用前景。

具体实施方式

一种人造视网膜中镀钛Al₂O₃陶瓷和钛环的连接方法，其包括以下步骤：

(一)、将待连接镀钛Al₂O₃陶瓷和钛环放入丙酮中超声清洗5min~10min；

(二)、将Ti箔片置于待连接的镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接面之间，装配成镀钛Al₂O₃陶瓷/Ti箔片/钛环的装配件，其中Ti箔片的厚度为10μm>

(三)、将步骤(二)得到的装配件放置在真空加热炉中，施加压力为1MPa~10MPa，当真空度达到(1.3~2.0)×10^-3Pa时，通电加热，控制升温速度为10℃/min~30℃/min，升温至850℃~1150℃，然后保温30min~120min，再控制冷却速度为3℃/min~10℃/min，冷却至300℃，然后再随炉冷却，即完成对镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接。

本发明采用扩散连接方法，选用Ti箔片为中间层，能够与Al₂O₃陶瓷表面的钛镀层、钛环均形成良好的物理化学相容性，在适宜的连接温度、压力和保温时间等工艺参数的作用下，实现界面的冶金结合，形成界面组织致密、具有较好连接强度的接头。扩散连接既能够实现镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的紧密连接，又可以保证焊接接头的生物兼容性。本发明采用Ti箔片实现了对镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接，通过控制钎焊温度850℃~1150℃、保温时间30min~120min和施加压力1MPa~10MPa，以控制反应层的厚度和接头中反应相的分布，进而达到控制接头组织和性能的目的，成功实现了对镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接，并获得了可靠的接头。本发明中镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的成功连接，可将镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接结构用于植入医学精密构件，如人造视网膜结构中，能有效促进该类产品的应用与推广，具有极大的应用前景。

下面结合实施例对发明作进一步的描述。本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

实施例1：一种人造视网膜中镀钛Al₂O₃陶瓷和钛环的连接方法，其包括以下步骤：

(一)、将待连接镀钛Al₂O₃陶瓷和钛环放入丙酮中超声清洗10min；

(二)、将Ti箔片置于待连接的镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接面之间，装配成镀钛Al₂O₃陶瓷/Ti箔片/钛环的装配件，其中Ti箔片的厚度为50μm，纯度为99.99%；

(三)、将步骤(二)得到的装配件放置在真空加热炉中，施加压力为4MPa，当真空度达到1.5×10^-3Pa时，通电加热，控制升温速度为20℃/min，升温至950℃，然后保温60min，再控制冷却速度为5℃/min，冷却至300℃，然后再随炉冷却，即完成对镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接。

本发明采用Ti箔片成功实现了对镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接，通过控制钎焊温度、保温时间和施加压力，以控制界面的结合程度，进而达到控制接头组织和性能的目的，成功实现了镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接，并获得了可靠的接头。

实施例2：一种人造视网膜中镀钛Al₂O₃陶瓷和钛环的连接方法，其包括以下步骤：

(一)、将待连接镀钛Al₂O₃陶瓷和钛环放入丙酮中超声清洗5min；

(二)、将Ti箔片置于待连接的镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接面之间，装配成镀钛Al₂O₃陶瓷/Ti箔片/钛环的装配件，其中Ti箔片的厚度为10μm，纯度为99.99%；

(三)、将步骤(二)得到的装配件放置在真空加热炉中，施加压力为1MPa，当真空度达到2.0×10^-3Pa时，通电加热，控制升温速度为30℃/min，升温至850℃，然后保温120min，再控制冷却速度为3℃/min，冷却至300℃，然后再随炉冷却，即完成对镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接。

本发明采用Ti箔片成功实现了对镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接，通过控制钎焊温度、保温时间和施加压力，以控制界面的结合程度，进而达到控制接头组织和性能的目的，成功实现了镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接，并获得了可靠的接头。

实施例3：一种人造视网膜中镀钛Al₂O₃陶瓷和钛环的连接方法，其包括以下步骤：

(一)、将待连接镀钛Al₂O₃陶瓷和钛环放入丙酮中超声清洗8min；

(二)、将Ti箔片置于待连接的镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接面之间，装配成镀钛Al₂O₃陶瓷/Ti箔片/钛环的装配件，其中Ti箔片的厚度为120μm，纯度为99.99%；

(三)、将步骤(二)得到的装配件放置在真空加热炉中，施加压力为10MPa，当真空度达到1.3×10^-3Pa时，通电加热，控制升温速度为10℃/min，升温至1150℃，然后保温30min，再控制冷却速度为10℃/min，冷却至300℃，然后再随炉冷却，即完成对镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接。

本发明采用Ti箔片成功实现了对镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接，通过控制钎焊温度、保温时间和施加压力，以控制界面的结合程度，进而达到控制接头组织和性能的目的，成功实现了镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接，并获得了可靠的接头。

实施例4：一种人造视网膜中镀钛Al₂O₃陶瓷和钛环的连接方法，其包括以下步骤：

(一)、将待连接镀钛Al₂O₃陶瓷和钛环放入丙酮中超声清洗5min~10min；

(二)、将Ti箔片置于待连接的镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接面之间，装配成镀钛Al₂O₃陶瓷/Ti箔片/钛环的装配件，其中Ti箔片的厚度为10μm>

(三)、将步骤(二)得到的装配件放置在真空加热炉中，施加压力为8MPa，当真空度达到1.8×10^-3Pa时，通电加热，控制升温速度为25℃/min，升温至1000℃，然后保温70min，再控制冷却速度为8℃/min，冷却至300℃，然后再随炉冷却，即完成对镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接。

本发明采用Ti箔片成功实现了对镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接，通过控制钎焊温度、保温时间和施加压力，以控制界面的结合程度，进而达到控制接头组织和性能的目的，成功实现了镀钛Al₂O₃陶瓷与钛环的连接，并获得了可靠的接头。