[發明專利]氧化鋯燒結體的粘結方法

無效

• 申請號: 200810052949.0
• 申請日: 2008-04-29
• 公開（公告）號: CN101265119A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 劉家臣;何欣;張鵬宇;范巍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C04B37/00
• 分類號: C04B37/00;C04B35/48
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 曹玉平

技術領域

本發明涉及一種粘結氧化鋯燒結體的方法，尤其涉及一種利用微波局部加熱效應粘結氧化鋯陶瓷燒結體的方法。

背景技術

氧化鋯陶瓷制品在制備較大尺寸構件時，需要一種高效可靠的陶瓷粘結技術，但目前尚缺乏這樣一種簡便、可行的陶瓷粘結技術。傳統的金屬釬焊和陶瓷中間相反應燒結等方法均需要對于整個被加工構件進行整體加熱，這就使得被加工的構件如果是超大型尺寸時，幾乎成為實踐中的不可能，因為在粘結過程中，所使用的加熱爐的爐膛尺寸必須要大于比被加工的構件，還要保證在如此大的空間內加熱均勻，而且整個粘結過程耗時極長，一般不低于6小時，所以在生產實踐中這樣的苛刻條件是很難實現的。

以高分子材料為粘結相的粘結方法雖然具有工藝簡單、效率高和成型性能好的特點，但是粘接得到的接頭強度相對較低、耐熱性差。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種工藝簡單，接頭強度大，耐熱性好，粘結效率高的氧化鋯陶瓷的粘結方法。

本發明粘結氧化鋯燒結體的方法，具有如下步驟。

(1)制備中間相：按原料組分及其重量百分比含量為SiC?50～70wt％，ZrO₂：30～50wt％進行配料；球磨2小時，干燥并研磨成粉料后過160目篩，以無水乙醇分散后調整固相含量為25～45wt％；

(2)將步驟(1)制備的中間相均勻涂覆在氧化鋯陶瓷待粘結面上，將兩粘結面對接后于空氣中干燥；

(3)將干燥后的構件進行微波處理：先于微波1000W功率照射20-30min，再轉換成2000W功率繼續照射20-30min，最后于3000W功率下照射10-40min，自然冷卻至室溫。

所述步驟(1)的原料組分及其重量百分比含量為為SiC?60wt％，ZrO₂：40wt％，以無水乙醇分散后調整固相含量為45wt％。

本發明的有益效果是提供了一種工藝簡單，接頭強度大，耐熱性好，粘結效率高的氧化鋯陶瓷的粘結方法。并能夠通過改變中間相的配方來調整粘結溫度，整個粘結過程耗時短、效率高、節約了能源消耗，也簡化了對設備的要求。

具體實施方式

本發明采用的碳化硅和氧化鋯原料為95％的化學純原料。通過技術方案的中間相，在微波作用下對氧化鋯陶瓷進行粘結。室溫下干燥后根據陶瓷構件的形狀和質量來決定粘結過程中施加壓力的大小，微波照射后構件自然冷卻即可。本發明利用微波的空間選擇性和整體加熱的特性進行粘結，中間相為氧化鋯、碳化硅的混合物，碳化硅具有不同于氧化鋯的微波吸收特性，可以在被粘結處局部產生高溫，且在微波作用下，粘結界面上的碳化硅被整體加熱，可以在很短時間內達到一個很高的溫度以完成粘結。在加熱過程中碳化硅發生氧化反應SiC+2O₂→SiO₂+CO₂，此反應過程中除了生成了一定的氧化硅液相外還同時伴隨著一定的體積膨脹，可以有效促進粘結面中凹凸部位的粘結。

反應過程中生成的氧化硅對微波近乎是透明的，在微波作用下不會發熱，因此也起到一定的控制粘結溫度的作用，通過調整碳化硅的含量也可以進而控制粘結時的界面溫度。

配方中氧化鋯的作用，在于促進碳化硅中的硅元素向氧化鋯基體中擴散以形成良好的粘結，同時碳化硅分解后生成的氧化硅也可以與氧化鋯反應生成鋯英石進一步增強粘結效果。

使用微波進行粘結，在粘結過程中可以有選擇性地加熱被粘結部位，而不需要對整個構件進行加熱，同時微波的整體加熱特性使得被粘結部位的溫度升高速率也是傳統加熱方式所不及的。

實施例一

被粘結構件為20×20×5mm的長方體，材質為85氧化鋯燒結體。配置的中間相為SiC：60wt％；ZrO₂：40wt％。球磨2小時后干燥并研磨成粉料，過160目篩，以無水乙醇分散后調整固相含量為45wt％。將上述中間相均勻涂覆于氧化鋯陶瓷的待粘結面，兩粘結面對接后于空氣中干燥。將干燥后的構件施加100g壓力并進行微波處理：微波1000W功率照射20min，再轉換成2000W功率繼續照射20min，最后在3000W下照射15min，自然冷卻至室溫。

對粘結界面進行掃描電鏡觀察，可見連接界面處結合緊密，中間相與基體顆粒相互交織鑲嵌形成了良好的界面連接。掃描電子能譜顯示出中間層的Si元素已經擴散到了基體材料當中。

實施例二