一种连接碳化硅与金属件的高导电粘结剂及粘结方法与流程

本申请涉及粘结剂的，尤其是涉及一种连接碳化硅与金属件的高导电粘结剂及粘结方法。

背景技术：

1、碳化硅加热棒是由高纯度绿碳化硅、碳黑等经高温硅化再结晶制成的高温电热元件，其碳化硅含量在99％以上，所以它具有与碳化硅基本相同的物理化学性质。与其他金属电加热元件相比，它具有以下特优点：耐酸性强，抗氧化能力强，表面负荷密度比金属电热元件大，升温快，热，耐急热急冷性好，线膨胀系数小，热传导率高，使用温度高，寿命长。可用于有色金属冶炼，钢铁行业，冶金选矿行业，建材陶瓷，节能等方面，是这些行业中不可缺少的材料。

2、传统的碳化硅加热棒冷端尾部的连接方式是金属件与碳化硅陶瓷直接相连，中间涂一层导电涂层使得电流更好的通过金属件传递到碳化硅陶瓷冷端部分。

3、针对上述中的相关技术，现有碳化硅与金属件的连接方式碳化硅与金属之间靠陶瓷注浆来固定，缺少一定的结合力，而陶瓷浆料时间较长以后会出现轻微开裂等情况，导致金属件松动，容易产生短路甚至导致加热棒失效。

技术实现思路

1、为了提高碳化硅与金属件之间的结合力，本申请提供一种连接碳化硅与金属件的高导电粘结剂及粘结方法。

2、第一方面，本申请提供的一种连接碳化硅与金属件的高导电粘结剂采用如下的技术方案：

3、一种连接碳化硅与金属件的高导电粘结剂，包括用于涂覆在铝电极表面的a胶和用于涂敷在碳化硅表面的b胶；

4、所述a胶包括以下重量份的组分：聚硼硅氮烷或液态聚碳硅烷30-45份，碳化硅粉20-30份，混合碳粉15-40份，其他微米粉体10-25份；

5、所述b胶包括以下重量份的组分：纳米金属粉55-75份，液态水玻璃25-55份。

6、通过采用上述技术方案，添加混合碳粉和纳米金属粉等导电粒子，具有良好的导电性能，保证了金属件与碳化硅之间的导电效果，碳化硅表面包裹b胶，金属件表面包裹a胶，金属件与碳化硅之间通过a胶和b胶粘接，能够实现金属件与碳化硅表面的充分接触，接触面积大，提高了金属件与碳化硅之间的热传导效率，通过a胶和b胶粘接固化，将金属件与碳化硅连接为一个整体，使得金属件与碳化硅之间牢固连接，液态水玻璃能够作为活化剂，在吸收水分的同时增加固化的强度和硬度，能够避免现有技术中金属件与碳化硅之间开裂导致的失效问题，能够延长工件的使用寿命，具有良好的粘结力和导电性能，在保证金属件与碳化硅之间牢固连接的同时也能够满足金属件与碳化硅之间的导电需求。

7、可选的，所述混合碳粉包括石墨烯、炭黑和纳米碳管，所述混合碳粉的粒径为0.1-5微米。

8、可选的，所述石墨烯、炭黑和纳米碳管的质量比为(6-7)：(10-14)：(1-3)。

9、通过采用上述技术方案，碳纳米管、炭黑和石墨烯都是由碳元素组成的纳米材料，碳纳米管、石墨烯是对传统炭黑的协同和补充，通过炭黑(点状/片状)和碳纳米管(管状/链状)相结合的方式可以形成更为丰富的导电网络，从而使混合碳粉具有良好的导电性能。

10、可选的，所述其他纳米粉体包括硼粉、硅粉和碳化硼粉中的一种或多种，粒径为50-200微米。

11、通过采用上述技术方案，硼粉、硅粉和碳化硼粉，碳化硼粉可以与金属进行复合，提高材料的硬度和耐磨性能，具有良好的力学性能和热学性能。

12、可选的，所述纳米金属粉包括银粉、铝粉和铜粉，纳米金属粉粒度为300-800纳米。

13、可选的，所述银粉、铝粉和铜粉的质量比为(8-13)：(5-9)：(3-4)。

14、通过采用上述技术方案，银粉、铝粉和铜粉为能够导电的金属粉末，使粘结剂具有高导电性能，从而满足金属件与碳化硅之间的导电需求。

15、第二方面，本申请提供一种连接碳化硅与金属件的粘结方法，包括以下步骤：

16、s1：将b胶主要涂敷在碳化硅表面，将a胶主要涂敷在铝电极表面；

17、s2：将碳化硅与铝电极搭接；

18、s3：将导电纤维缠绕于搭接处的外周，与a胶和b胶固化。

19、可选的，所述导电纤维包裹2-3层，导电纤维为碳纤维，石墨纤维，活性炭纤维中的一种。

20、通过采用上述技术方案，导电纤维与a胶和b胶固化为一体，提高了碳化硅与铝电极之间的粘结力，能够有效避免分离，保证粘结效果。

21、可选的，所述固化过程为在真空条件下，首先初步加热：在100-120℃下加热10-30分钟；然后二次加热：300-400℃下加热25-45分钟。

22、可选的，所述固化过程初步加热可采用手持加热设备或采用uv灯照射，二次加热在真空干燥箱内进行。

23、通过采用上述技术方案，真空条件下采用手持加热设备或采用uv灯照射加热固化然后再真空干燥箱内二次加热固化，使导电纤维与a胶和b胶固化为一体，从而实现碳化硅与金属件的粘结，保证粘结效果。

24、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

25、1.添加混合碳粉和纳米金属粉等导电粒子，具有良好的导电性能，保证了金属件与碳化硅之间的导电效果；

26、2.碳化硅表面包裹b胶，金属件表面包裹a胶，金属件与碳化硅之间通过a胶和b胶粘接，能够实现金属件与碳化硅表面的充分接触，接触面积大，提高了金属件与碳化硅之间的热传导效率；

27、3.通过a胶和b胶粘接固化，将金属件与碳化硅连接为一个整体，使得金属件与碳化硅之间牢固连接，液态水玻璃能够作为活化剂，在吸收水分的同时增加固化的强度和硬度，能够避免现有技术中金属件与碳化硅之间开裂导致的失效问题，能够延长工件的使用寿命，具有良好的粘结力和导电性能，在保证金属件与碳化硅之间牢固连接的同时也能够满足金属件与碳化硅之间的导电需求。

技术特征：

1.一种连接碳化硅与金属件的高导电粘结剂，其特征在于：包括用于涂覆在铝电极表面的a胶和用于涂敷在碳化硅表面的b胶；

2.根据权利要求1所述的一种连接碳化硅与金属件的高导电粘结剂，其特征在于：所述混合碳粉包括石墨烯、炭黑和纳米碳管，所述混合碳粉的粒径为0.1-5微米。

3.根据权利要求2所述的一种连接碳化硅与金属件的高导电粘结剂，其特征在于：所述石墨烯、炭黑和纳米碳管的质量比为（6-7）：（10-14）：（1-3）。

4.根据权利要求1所述的一种连接碳化硅与金属件的高导电粘结剂，其特征在于：所述其他纳米粉体包括硼粉、硅粉和碳化硼粉中的一种或多种，粒径为50-200微米。

5.根据权利要求1所述的一种连接碳化硅与金属件的高导电粘结剂，其特征在于：所述纳米金属粉包括银粉、铝粉和铜粉，纳米金属粉粒度为300-800纳米。

6.根据权利要求5所述的一种连接碳化硅与金属件的高导电粘结剂，其特征在于：所述银粉、铝粉和铜粉的质量比为（8-13）：（5-9）：（3-4）。

7.一种连接碳化硅与金属件的粘结方法，应用上述权利要求1-6任意一种连接碳化硅与金属件的高导电粘结剂，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种连接碳化硅与金属件的粘结方法，其特征在于：所述导电纤维包裹2-3层，导电纤维为碳纤维，石墨纤维，活性炭纤维中的一种。

9.根据权利要求7所述的一种连接碳化硅与金属件的粘结方法，其特征在于：所述固化过程为在真空条件下，首先初步加热：在100-120℃下加热10-30分钟；然后二次加热：300-400℃下加热25-45分钟。

10.根据权利要求9所述的一种连接碳化硅与金属件的粘结方法，其特征在于：所述固化过程初步加热可采用手持加热设备或采用uv灯照射，二次加热在真空干燥箱内进行。

技术总结本申请公开了一种连接碳化硅与金属件的高导电粘结剂及粘结方法，涉及粘结剂的技术领域，其包括将b胶主要涂敷在碳化硅表面，将a胶主要涂敷在铝电极表面；将碳化硅与铝电极搭接；将导电纤维缠绕于搭接处的外周，与a胶和b胶固化。本申请具有提高碳化硅与金属件之间的结合力的效果，能够避免现有技术中金属件与碳化硅之间开裂导致的失效问题，能够延长工件的使用寿命，具有良好的粘结力和导电性能，在保证金属件与碳化硅之间牢固连接的同时也能够满足金属件与碳化硅之间的导电需求。技术研发人员：李华民,张慧,李靖晗,包根平受保护的技术使用者：北京亦盛精密半导体有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12