[發明專利]一種陶瓷表面金屬化方法

有效

• 申請號: 201410121881.2
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103864467A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 宋曉國;付偉;趙一璇;王美榮;馮吉才
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: C04B41/88
• 分類號: C04B41/88
• 代理公司: 威?？菩菍＠聞账?37202
• 代理人: 于濤

技術領域

本發明涉及一種新材料，具體地說是一種陶瓷表面金屬化方法。

背景技術

?陶瓷具有耐高溫、高強度、高硬度、高耐磨性、高抗腐蝕等許多優良的性能，但是，陶瓷在常溫下韌性差，難以制備復雜形狀的零件。只有將金屬的強韌性與陶瓷的耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫性結合起來，才能成為理想的結構材料。一般需要在陶瓷表面金屬化才能與金屬連接在一起。

目前，用于陶瓷表面預金屬化的方法主要有法是將鉬粉與氧化錳粉混合配制成漿料，涂覆在陶瓷表面，然后在1500℃燒結，在陶瓷表面形成金屬鉬層。該方法屬于高溫連接，其必然會帶來如下問題：（1）設備要求嚴格；（2）大尺寸和結構復雜的接頭易產生大的內應力；（3）連接溫度超過復Mo-Mn法、化學鍍和氣相沉積等。其中Mo-Mn合陶瓷中強化相或韌化相的允許溫度時會嚴重降低其強化或韌化效果；二是化學鍍法，其工藝流程為：除油→流水洗→中和→流水洗→粗化→流水洗→敏化→蒸餾水洗→活化→蒸餾水洗→還原→化學鍍。該方法步驟繁瑣，而且化學鍍液的排放會對環境造成污染，三是氣相沉積法，其分為化學氣相沉積和物理氣相沉積，化學氣相沉積（CVD）是借助空間氣相化學反應在基體表面上沉積固態薄膜的工藝技術，物理氣相沉積（PVD）是在真空室中采用加熱或高能束轟擊的方法將待鍍材料或靶材蒸發成氣態并使之沉淀在工件表面形成涂層的技術。該方法對設備要求高、制造成本高。

發明內容

本發明的目的就是為了克服現有技術的不足，提供一種工藝簡單、金屬化膜層均勻的陶瓷表面金屬化方法。

本發明通過如下措施達到：

一種陶瓷表面金屬化方法，其特征在于步驟如下：

步驟一、設計并制造鈦合金坩堝，

步驟二、將非活性釬料置于鈦合金坩堝中，在真空或惰性氣氛保護條件下，以5~20℃/min的升溫速率加熱到700℃~1000℃，得到熔融非活性釬料，此時鈦合金中的鈦向非活性釬料中擴散，得到熔融的含有活性元素鈦的活性釬料，

步驟三、將要表面金屬化的陶瓷基板端面放入裝有熔融釬料的鈦合金坩堝中，時間5~30min，

步驟四、取出陶瓷基板，平鋪冷卻即在陶瓷基板端面上得到均勻的金屬化層。

本發明步驟二所述的非活性釬料是指不含有活性元素（如Ti、Ge等）的釬料。

本發明步驟二所述的非活性釬料為錫基釬料、鋁基釬料或銀基釬料。

本發明步驟二所述的釬料加熱采用電阻或高頻感應的方式加熱。

本發明步驟二所述的活性釬料隨溫度的變化，熔融釬料內鈦的質量百分比相應變化。

本發明步驟三所述的陶瓷基板為氧化物陶瓷、氮化物陶瓷或碳化物陶瓷。

本發明步驟三中要間歇性的來回晃動陶瓷基板，促進金屬化層的鋪展，即得到均勻的金屬化層。

本發明不僅使金屬化工藝得到簡化，降低了生產成本，而且熔融的錫基釬料可以重復利用，提高了金屬化合金的利用率，液態金屬化合金相比粉狀具有更佳的流動性這利于其鋪展，且膜層的厚度更加均勻。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步描述：

本發明是將非活性釬料放入鈦合金坩堝中，在真空或惰性氣體保護環境中，在一定溫度下得到熔融的非活性釬料，在此時，鈦合金中的鈦向熔融的非活性釬料中過渡，便得到含有活性元素鈦的活性釬料，在一定的溫度條件下與陶瓷反應形成金屬化層。

實施例1：一種陶瓷表面金屬化方法，步驟如下：（一）設計并制造鈦合金坩堝，以陶瓷基板的尺寸為15mm×15mm×5mm制造鈦合金坩堝，（二）稱取一定質量的非活性釬料，配制質量份數為99%Sn，1%Ag的錫基釬料10g，錫基釬料采用粉末狀，由金屬單質組成，其質量純度為99~99.95%，顆粒不大于100um，將錫基釬料置于鈦合金坩堝中，并與氧化鋁陶瓷一同放入真空爐中，在真空或惰性氣體條件下，真空度為10^-4Pa條件下，以20℃/min的加熱速率加熱到800℃，得到熔融的含有定量鈦的活性釬料，（三）金屬化：將氧化鋁陶瓷放入熔融的活性釬料中并間歇性的來回晃動陶瓷基板，靜置10min，然后取出，自然冷卻，得到均勻、結合良好的金屬化層。