[發(fā)明專(zhuān)利]不銹鋼與氧化鋁陶瓷的連接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010233919.7
• 申請(qǐng)日: 2010-07-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102335793B
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞠永賓;吳金兵;袁昕;王志敏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇道康發(fā)電機(jī)組有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K10/02
• 分類(lèi)號(hào): B23K10/02
• 代理公司: 北京高航知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11530
• 代理人: 趙永強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬與陶瓷的連接方法及制得的連接件，尤其涉及一種不銹鋼與氧化鋁陶瓷的連接方法及制得的連接件。

背景技術(shù)

不銹鋼在常溫下具有較好的耐腐蝕性能，被廣泛應(yīng)用于制造各種工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件。然而，當(dāng)在高溫、腐蝕性等較為惡劣的環(huán)境下使用時(shí)，不銹鋼的耐腐蝕性、耐磨性、抗沖蝕性、耐高溫性能等已經(jīng)很難滿(mǎn)足現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步需求。而氧化鋁陶瓷具有硬度高、高溫抗腐蝕、耐磨損、抗沖蝕等優(yōu)點(diǎn)，因此，不銹鋼和氧化鋁連接在一起制備成復(fù)合結(jié)構(gòu)，對(duì)于不銹鋼在惡劣環(huán)境中應(yīng)用具有非常重要的意義。

由于這兩種材料的物理、化學(xué)性能差異較大，使得兩者之間的連接非常困難，目前主要采用熔焊、釬焊、固相擴(kuò)散連接及瞬間液相連接來(lái)實(shí)現(xiàn)陶瓷與金屬的連接。但這些方法存在許多不足：難于制得高結(jié)合強(qiáng)度的接頭；對(duì)金屬件表面的清潔度及設(shè)備真空度要求很高；固相擴(kuò)散連接及瞬間液相連接溫度要求較高，保溫時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致兩者間的連接耗時(shí)、耗能；熔焊容易產(chǎn)生裂紋；釬焊雖然連接溫度較低，但由于釬料的熔點(diǎn)普遍較低，因此難于釬焊制得能在高溫下使用的接頭。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種加工時(shí)間短、可獲得較高結(jié)合強(qiáng)度的不銹鋼與氧化鋁陶瓷的連接方法。

另外，還有必要提供一種由上述連接方法制得的連接件。

一種不銹鋼與氧化鋁陶瓷的連接方法，包括以下步驟：

提供一待連接的不銹鋼、一氧化鋁陶瓷及一鎳箔；

對(duì)該鎳箔、不銹鋼及氧化鋁陶瓷的待連接表面進(jìn)行打磨、清洗并吹干；

提供一石墨模具，該模具包括上壓頭、下壓頭及中模；

將該鎳箔、不銹鋼及氧化鋁陶瓷放入石墨模具中，使鎳箔夾放在不銹鋼與氧化鋁陶瓷之間，并且用所述上、下壓頭壓緊；

將該石墨模具放入一放電等離子體燒結(jié)設(shè)備的爐膛中，開(kāi)啟直流脈沖電源，以對(duì)不銹鋼及氧化鋁陶瓷施加脈沖電流而進(jìn)行放電等離子體連接，設(shè)置工藝參數(shù)為：軸向壓力為20～60MPa，升溫速率為50～300℃/min，連接溫度為950～1150℃，保溫時(shí)間為20～40分鐘，爐膛內(nèi)的真空度為6～10Pa；

待冷卻后取出不銹鋼與氧化鋁陶瓷的連接件。

一種不銹鋼與氧化鋁陶瓷的連接件，該不銹鋼與氧化鋁陶瓷的連接件包括一不銹鋼件、一氧化鋁陶瓷件及連接該不銹鋼件與該氧化鋁陶瓷件的連接部，該連接部包括一第一過(guò)渡層、一鎳金屬層及一第二過(guò)渡層，該第一過(guò)渡層位于該不銹鋼件與該鎳金屬層之間，該第一過(guò)渡層主要由鎳與鐵的固熔體及鎳鐵金屬間化合物組成，該第二過(guò)渡層位于該氧化鋁陶瓷件與該鎳金屬層之間，該第二過(guò)渡層主要由鎳氧化合物及鎳鋁化合物組成。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，上述不銹鋼與氧化鋁陶瓷的連接方法通過(guò)采用一放電等離子體燒結(jié)設(shè)備(或者稱(chēng)脈沖電流加熱設(shè)備)對(duì)不銹鋼件與氧化鋁陶瓷件施加脈沖電流及壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)不銹鋼與氧化鋁陶瓷的連接，保溫時(shí)間短，能耗低，對(duì)設(shè)備真空度要求較低。由該方法制得的不銹鋼與氧化鋁陶瓷的連接件具有較大的剪切強(qiáng)度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例使用一放電等離子體燒結(jié)設(shè)備進(jìn)行不銹鋼與氧化鋁陶瓷連接的示意圖。

圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的不銹鋼與氧化鋁陶瓷的連接件的剖面示意圖。

主要元件符號(hào)說(shuō)明

放電等離子體燒結(jié)設(shè)備????????????10

軸向壓力系統(tǒng)????????????????????11

正、負(fù)電極??????????????????????12

爐膛????????????????????????????13

直流脈沖電源????????????????????14

控制系統(tǒng)????????????????????????15

不銹鋼件????????????????????????20

氧化鋁陶瓷件????????????????????30

鎳箔????????????????????????????40

石墨模具????????????????????????50

上壓頭??????????????????????????51

下壓頭??????????????????????????52

中模????????????????????????????53

不銹鋼與氧化鋁陶瓷的連接件??????100

連接部??????????????????????????60