【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及陶瓷金屬連接應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方法。
技術(shù)介紹
1、陶瓷材料具有高絕緣、耐高溫、抗腐蝕、抗氧化、高硬度、高強(qiáng)度、耐磨損等優(yōu)異的性能，但是塑性、韌性及延展性極差，一旦受力超過彈性應(yīng)變極限(應(yīng)變量很小)即會(huì)迅速發(fā)生斷裂。而金屬材料具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、塑性、韌性、延展性、焊接性等機(jī)械性能，但是在嚴(yán)苛工況，如700℃以上高溫下，金屬材料的強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性迅速下降。因此在航空、軍工、核能、化工、機(jī)械等工況嚴(yán)苛的應(yīng)用場(chǎng)景，將兩類材料的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)地結(jié)合使用(即陶瓷金屬連接件)是業(yè)界的統(tǒng)一認(rèn)識(shí)和做法，也是各自最核心技術(shù)之一。而陶瓷金屬釬焊作為連接陶瓷與金屬的方法，具有連接強(qiáng)度高、密封性好、高溫化學(xué)穩(wěn)定性高、操作簡(jiǎn)單、焊接良率高、均一性好等優(yōu)勢(shì)，是航空、軍工、核能、化工等高強(qiáng)度高耐磨及高溫服役零部件的主流方案。
2、陶瓷與金屬材料的物理及化學(xué)性質(zhì)具有很大的差異性。其一，陶瓷與金屬材料的熱膨脹系數(shù)通常相差較大，在高溫釬焊的過程中接頭處會(huì)產(chǎn)生巨大的應(yīng)力，導(dǎo)致陶瓷與金屬連接件的密封性、連接強(qiáng)度等性能發(fā)生迅速下降。其二，陶瓷與金屬材料的內(nèi)部成分及近表面化學(xué)性質(zhì)具有較大的差異性，在高溫釬焊過程中會(huì)導(dǎo)致釬料在陶瓷與金屬表面的潤(rùn)濕程度不同，由此容易造成釬料的分布不均勻，無法形成連續(xù)、致密、無孔隙的釬焊層。另外，高溫釬焊過程中，熔融狀態(tài)的釬料會(huì)發(fā)生元素?cái)U(kuò)散并與金屬及陶瓷發(fā)生結(jié)合形成化合物，而由于陶瓷與金屬材料近表面處成分差異較大且成分復(fù)雜，釬料的元素?cái)U(kuò)散程度及路徑不一致性會(huì)導(dǎo)致在陶瓷及金屬表面形成的化合物成分及分布位
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方法，其能夠從而避免釬焊界面生成裂紋，提高釬焊界面的密封性和機(jī)械連接強(qiáng)度。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、一種陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方法,包括以下步驟：
4、步驟一：在金屬表面覆蓋金屬增鍍層；
5、步驟二：采用鎢漿、純鉬粉或鉬錳復(fù)合粉，以高溫?zé)Y(jié)的方式，在陶瓷待釬焊表面形成一次金屬化層；
6、步驟三：以電鍍、蒸鍍、化學(xué)鍍或燒結(jié)的方式，在一次金屬化層的表面形成厚度小于20μm的鎳層、鎳磷層或鎳硼層，稱之為二次金屬化層；
7、步驟四：以電鍍的方式，在二次金屬化層的表面附著三次金屬化層，三次金屬化層的主要成分為純銅、純鎳、純銀、純金、純鋁、銅金合金、鎳銀合金或鎳金合金，三次金屬化層的厚度為20μm—100μm；
8、步驟五：對(duì)金屬及陶瓷進(jìn)行除油除污處理，干燥冷卻后，在三次金屬化層表面涂敷一定量的釬料，形成陶瓷側(cè)釬料層，并且，在金屬增鍍層表面涂敷一定量的釬料，形成金屬側(cè)釬料層；
9、步驟六：將金屬與陶瓷進(jìn)行組裝，并在陶瓷側(cè)釬料層與金屬側(cè)釬料層的間隙放置金屬中間緩沖層結(jié)構(gòu)，使陶瓷側(cè)釬料層與金屬側(cè)釬料層共同夾住金屬中間緩沖層結(jié)構(gòu)，形成金屬陶瓷組裝體，其中，金屬中間緩沖層結(jié)構(gòu)的主體為純鎳、純銅、純銀或純鋁，該主體的表面附著與三次金屬化層成分一致的鍍層，金屬中間緩沖層結(jié)構(gòu)為片狀、網(wǎng)狀或多孔結(jié)構(gòu)；
10、步驟七：將該金屬陶瓷組裝體放入釬焊爐，對(duì)釬焊爐進(jìn)行抽真空，然后升溫至400℃-500℃并保溫15-20min，緊接著升溫至1100℃-1200℃并保溫5-10min，最后隨爐降溫至室溫。
11、具體地，金屬為310s不銹鋼管，陶瓷為氧化鋁陶瓷管，310s不銹鋼管的末端開有沉孔，氧化鋁陶瓷管與該沉孔配合。
12、具體地，釬料為bni5，金屬增鍍層為純鎳。
13、具體地，在步驟二中，高溫?zé)Y(jié)的溫度為1300℃-1800℃。
14、具體地，在步驟七中，對(duì)釬焊爐進(jìn)行抽真空至真空度為10-4-10-5pa。
15、具體地，在步驟七中，以5℃/min的升溫速率升溫至450℃并保溫15-20min，緊接著升溫至1150℃并保溫5-10min。
16、具體地，在完成步驟七后，以噴涂、刷涂或釬焊的方式，在釬縫的裸露表面形成一層防護(hù)層。
17、具體地，防護(hù)層為玻璃膠、陶瓷膠或活性釬料。
18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果：
19、一、本方法能形成陶瓷表面緩沖層(三次金屬化層)以及中間緩沖層(金屬中間緩沖層結(jié)構(gòu))，兩者在不同空間及層次上的配合，可以有效的吸收陶瓷與金屬釬焊過程中由于熱膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生的熱應(yīng)力，從而避免釬焊界面生成裂紋；
20、二、通過在陶瓷表面、金屬表面、中間緩沖層(金屬中間緩沖層結(jié)構(gòu))表面構(gòu)建一層同種鍍層(在本實(shí)施例中為純鎳)，使陶瓷表面、金屬表面、中間緩沖層(金屬中間緩沖層結(jié)構(gòu))具有相同的成分以及界面化學(xué)性質(zhì)，從而降低了釬料在各部件上的潤(rùn)濕性差異以及釬料元素在向各部件內(nèi)部擴(kuò)散程度的差異性，有助于在陶瓷、金屬及中間緩沖層(金屬中間緩沖層結(jié)構(gòu))表面之間形成均一、連續(xù)、無孔隙的釬焊層(陶瓷側(cè)釬料層與金屬側(cè)釬料層)，以提高釬焊界面的密封性和機(jī)械連接強(qiáng)度。另外，該鍍層與釬料成分相近，與釬料具有良好的界面相容性，可以有效的引導(dǎo)釬料在熔融狀態(tài)下的均勻流動(dòng)性，對(duì)無孔隙釬焊層的構(gòu)建有重要作用。
21、三、在釬焊完成的金屬陶瓷組裝體的釬縫處構(gòu)建防護(hù)層，防護(hù)層為玻璃膠、陶瓷膠或活性釬料。防護(hù)層能夠避免釬縫處鉬錳層或釬料層長(zhǎng)期在惡劣使用環(huán)境中受氧氣、水氣或其他特殊氣體的侵蝕，從而提高陶瓷金屬組裝體的使用壽命。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方法,其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方法,其特征在于：金屬為310S不銹鋼管，陶瓷為氧化鋁陶瓷管，310S不銹鋼管的末端開有沉孔，氧化鋁陶瓷管與該沉孔配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方法,其特征在于：釬料為BNi5，金屬增鍍層為純鎳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方法,其特征在于：在步驟二中，高溫?zé)Y(jié)的溫度為1300℃-1800℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方法,其特征在于：在步驟七中，對(duì)釬焊爐進(jìn)行抽真空至真空度為10-4-10-5pa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方法,其特征在于：在步驟七中，以5℃/min的升溫速率升溫至450℃并保溫15-20min，緊接著升溫至1150℃并保溫5-10min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方法,其特征在于：在完成步驟七后，以噴涂、刷涂或釬焊的方式，在釬縫的裸露表面形成一層防護(hù)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方法,其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方法,其特征在于：金屬為310s不銹鋼管，陶瓷為氧化鋁陶瓷管，310s不銹鋼管的末端開有沉孔，氧化鋁陶瓷管與該沉孔配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方法,其特征在于：釬料為bni5，金屬增鍍層為純鎳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方法,其特征在于：在步驟二中，高溫?zé)Y(jié)的溫度為1300℃-1800℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷與金屬異質(zhì)連接的方...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳添來，王奕，江治民，白帆飛，林梓榮，伍龍燕，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣東佛燃科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。