[發(fā)明專利]一種氧化鋯陶瓷與金屬材料的釬焊方法

有效

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• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN104387103A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設計）人: 魯盛會;向藍翔;李金英
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: C04B37/02
• 分類號: C04B37/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種釬焊方法，特別涉及一種氧化鋯陶瓷與金屬材料的釬焊方法。

背景技術

氧化鋯陶瓷材料具有多方面的優(yōu)異性能，由其制備的耐磨器件、結構器件、傳感器等廣泛應用于原子能、電力、汽車、冶金、環(huán)保、化工等各領域。如增韌氧化鋯陶瓷，其具有很高的機械強度和優(yōu)異的耐磨性能，可用于制造機械零件、耐磨結構器件等；又如功能氧化鋯陶瓷，其在一定溫度下具有氧離子的傳導性能，可用來制備固體電解質燃料電池、氧泵、汽車氧傳感器、氧化鋯氧分析儀等。

在實際應用中，氧化鋯陶瓷常用于復合陶瓷器件的制備。制備時，需要先將氧化鋯粉料制成一定形狀的素坯，然后將素坯放入高溫爐內燒結。當需要制備的器件形狀較為復雜時，如帶有突出的尖角等結構，此時若采用此種工藝將氧化鋯素坯直接燒結為所需器件，則常會出現明顯的應力集中問題，并且這種應力集中無法像金屬那樣通過局部塑性變形得以轉移和釋放。

為解決這一問題，本領域中通常將外形結構相對簡單的氧化鋯陶瓷與金屬材料連接在一起形成完整的器件，充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)點，彌補各自的不足，這對于改善器件內部應力分布狀態(tài)、降低制造成本、拓寬氧化鋯陶瓷材料的應用范圍等都具有重要意義。

當前，氧化鋯陶瓷與金屬材料的連接主要有粘接法、機械法、玻璃和微晶玻璃法、熔化焊、釬焊等多種方法。但若器件需要長時間(18個月以上)在較高溫度(500℃以上)、高氣密性要求(壓力差>2kPa)、苛刻環(huán)境(腐蝕性氣氛)等條件下使用時，粘接法和機械法將難以滿足使用要求；玻璃和微晶玻璃法雖前景較好，但仍需要克服玻璃結晶等關鍵問題；熔化焊的焊接條件非常難以控制；而對于氧化鋯陶瓷與金屬材料的釬焊，目前國內主要采用鉬錳金屬化法或鎢金屬化法對氧化鋯陶瓷進行金屬化后釬焊，但包括二者在內的常用方法均不能很好的滿足前述條件下的使用要求。

發(fā)明內容

為解決采用現有氧化鋯陶瓷與金屬材料的釬焊方法制備的器件不適于長時間在較高溫度、高氣密性要求、苛刻環(huán)境等條件下使用的問題，本發(fā)明提供了一種氧化鋯陶瓷與金屬材料的釬焊方法。

所述釬焊方法包括以下步驟：

(一)配制專用氧化鋯陶瓷金屬化漿料：

將專用氧化鋯陶瓷金屬化漿料配方混合后研磨制成漿料，所述專用氧化鋯陶瓷金屬化漿料配方組成如下：

粉料：Mn粉：0～10％，Al粉：0～10％，Mg粉：0～10％，CaO粉：0～10％，Al2O3粉：1～10％，MgO粉：0～10％，MnO粉：1～10％，ZrO2粉：0～10％，SiO2粉：1～10％；

溶劑：乙醇：1～15％，丙酮：1～15％，辛烯：1～10％，甲基乙基酮：1～10％，異丙醇：1～10％，松油醇：1～10％；

添加劑：桉葉油：1～15％，桉葉油醇：1～15％，蓖麻硬化油：1～15％，蓖麻油脂肪酸：1～15％，吹制油：0～15％，已二酸二甲酯：0～15％，二乙二醇丁醚醋酸酯：0～15％，松香：0～15％，甲基纖維素：0～15％，鄰苯二甲酸二乙酯：0～15％，聚乙烯醇：0～15％，甲基丙烯酸酯：0～15％；

上述所有組分的含量所采用的百分比均為相應組分占漿料配方總量的重量百分比；

所述粉料、溶劑和添加劑的用量還應滿足以下要求：即粉料、溶劑和添加劑占漿料配方總量的重量百分比分別為3～20％、6～20％、5～30％；

余量為平均粒徑0.1～10μm的超細鉑粉；

(二)氧化鋯陶瓷的金屬化：

將步驟(一)所得漿料印刷或涂覆在氧化鋯素坯表面，然后進行共燒結；共燒結過程中，首先以0.5～5℃/min的升溫速率加熱至80～120℃內的某溫度，保溫60～120min；接著以0.5～3℃/min的升溫速率加熱至300～600℃的某溫度，保溫60～120min；然后以0.5～3℃/min的升溫速率加熱至700～1200℃的某溫度，保溫60～120min；最后以0.5～3℃/min的升溫速率加熱至1250～1700℃的某溫度，保溫60～120min后自然冷卻至常溫，得到金屬化氧化鋯陶瓷；

(三)氧化鋯陶瓷與金屬材料的釬焊：

按照金屬化氧化鋯陶瓷/金基釬料/金屬材料的順序夾裝好，放入真空爐中，首先以1-10℃/min的升溫速率加熱至950-1400℃內的某溫度，保溫5-60min；然后以1-30℃/min的降溫速率冷卻至550-650℃，隨爐冷卻至室溫，完成氧化鋯陶瓷與金屬材料的釬焊。

在研磨前對混合的配方進行超聲分散為優(yōu)選。