[發明專利]一種使用Pd-Co-Ni釬料釬焊ZrB2-SiC復合陶瓷材料的方法

有效

• 申請號: 201310252931.6
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103331499A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 劉春鳳;劉佳音;巫向陽;張杰;王天鵬;王國超;董蕓松;劉曉文
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K1/008
• 分類號: B23K1/008;B23K1/19;B23K1/20;B23K35/30;B23K103/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種釬焊ZrB₂-SiC復合陶瓷材料的方法。

背景技術

航天科研等方面在安全性，耐高溫，耐腐蝕，抗氧化等高端領域要求材料在極其苛刻的環境下能夠穩定的工作，并且尤其對耐高溫等性能的要求越來越高，所以超高溫材料的研究顯得更加重要，單純的高熔點合金已經難以滿足實際需求，而高熔點金屬的氧化物碳化物或硼化物即高溫陶瓷材料則能夠承受高達1900℃-2500℃的高溫，并且耐高溫陶瓷如硼化物陶瓷可以在1000℃以上穩定的工作，保持了很好的抗氧化，耐腐蝕，高強度等優越性能，這是金屬材料所不能比擬的，由于具有以上優良性能，使得陶瓷材料可以應用于制作刀具以及耐磨材料等，并且漸漸成為了影響國民經濟的一個相當重要的研究領域。

ZrB₂陶瓷材料具有很高的強度和硬度，并且具有耐高溫等優良特性，該陶瓷有著較低的熱膨脹系數，且具有相對較高的化學穩定性，能夠阻燃，耐腐蝕，耐熱，因此具有非常廣泛的應用前景，但是該材料難于燒結，并且高溫時容易氧化，在其中加入SiC增強體，能夠大大加強該種復合陶瓷材料的抗氧化能力以及耐磨性能等，并且能夠提高該材料的高溫穩定性，因而使得ZrB₂-SiC陶瓷材料廣泛應用在耐火材料，電極材料，并且在航天領域方面也得到了廣泛的重視，航天器表面材料以及發動機葉片等材料需要在高溫下工作，要有一定的抗氧化和耐蝕性，因此ZrB₂-SiC陶瓷有著廣泛的應用前景。

現在工業對結構材料的大型化以及形狀復雜化等方面要求越來越高，雖然與金屬材料相比陶瓷材料具有以上優點，但脆性大，加工性能差這一致命的缺點大大限制了陶瓷材料在生產生活等各個領域的應用，使得對ZrB₂-SiC陶瓷材料的連接方面的研究迫在眉睫，對陶瓷材料進行連接能夠降低大塊復雜形狀材料的昂貴的加工費用及難度，并且可以用于破損陶瓷材料的修復，從而大大提高陶瓷材料的實用價值。工程陶瓷的連接具有十分廣闊的應用前景，尤其是對陶瓷接頭耐高溫結構連接的研究，將會使得我國在航天航空及交通運輸領域獲得足夠的技術支持

為獲得高溫接頭，應采用高溫活性釬料進行釬焊，這類釬料當中都要包含一些活性元素如Ti，Zr，Ni等，這些元素可以在高溫條件下和陶瓷材料發生了一定的化學反應，進而產生了牢固的界面結合，其中采用Ti或者V等元素作為活性元素會導致釬料接頭脆性變大，目前有人采用Pd-Co釬料對ZrB₂-SiC進行釬焊，釬焊過程當中釬料當中Pd和Co元素與母材當中的增強體SiC進行反應，生成了Pd₂Si和CoSi導致母材當中的增強體發生分解，形成孔洞，因此導致母材的力學性能大大下降，不利于獲得較高性能的釬焊接頭。

發明內容

本發明是要解現有Pd-Co釬料釬焊過程當中由于釬料與母材增強體SiC之間的相互反應從而降低母材性能的問題，提供了一種使用Pd-Co-Ni釬料釬焊ZrB₂-SiC復合陶瓷材料的方法。

本發明一種使用Pd-Co-Ni釬料釬焊ZrB₂-SiC復合陶瓷材料的方法，是通過以下步驟進行的：一、Pd-Co-Ni釬料的制備：按質量比為1∶(2～3)∶(1～2)的比例稱取Pd粉體、Co粉體和Ni粉體，混合后得到混合釬料粉末，然后向混合釬料粉末中加入粘結劑，得到混好的膏狀釬料，其中粘結劑由1.wt％的羥乙基纖維素和99.wt％的蒸餾水配置而成；

二、裝配試樣：用280#、800#以及1000#金相砂紙分別將兩塊ZrB₂-SiC陶瓷母材的待焊表面進行逐級打磨，將打磨好的ZrB₂-SiC陶瓷母材放置于質量百分含量為99％丙酮溶液中，超聲清洗10min～20min，然后用無水乙醇進行清洗，再干燥，將膏狀釬料涂覆于兩塊清洗后的ZrB₂-SiC陶瓷母材的待焊表面，然后將涂覆膏狀釬料后的兩塊ZrB₂-SiC陶瓷母材的待焊表面對接，再放置于石墨模具當中，施加接頭壓力，接頭壓力為2×10³Pa，得到裝配好的試樣；

三、釬焊連接：將裝配好的試樣放于真空釬焊爐當中進行釬焊，即完成用Pd-Co-Ni釬料釬焊ZrB₂-SiC復合陶瓷材料的方法，釬焊工藝參數定為：釬焊爐真空度小于6×10^-3Pa，連接溫度1240℃～1270℃，保溫時間0～30min，接頭壓力為2×10³Pa。