[發(fā)明專利]一種多孔氮化硅陶瓷的表面金屬化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810365522.X
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108516871B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋曉國;趙一璇;胡宇;許國敬;胡勝鵬;牛紅偉;付偉
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
• 主分類號: C04B41/88
• 分類號: C04B41/88
• 代理公司: 威海科星專利事務(wù)所 37202
• 代理人: 陳小媛

1.一種多孔Si₃N₄陶瓷表面金屬化方法，其特征在于步驟如下：

1）金屬化粉末制備：將粒徑為20 nm~80 nm的納米Si₃N₄顆粒、粒徑為10 μm~100 μm Si粉、粒徑為10 μm~100 μm Ti粉進行球磨混合4~6 h，其中Si₃N₄的質(zhì)量百分比為1~10 wt.%，Si粉的質(zhì)量百分比為1~10 wt.%，余量為Ti粉；

2）基材的選用與處理：選用孔隙率為20%~70%的多孔氮化硅陶瓷作為基材，將待金屬化處理的基材表面進行打磨拋光處理后的多孔氮化硅陶瓷表面，并在丙酮溶液中超聲清洗15min~20 min；

3）金屬化粉末的涂覆與控制：將步驟1）中處理后的金屬化粉末涂覆在步驟2）中處理后的基材表面，金屬化粉末的涂覆為干性涂覆，將干燥的金屬化粉末敷于基材表面，金屬化粉末的涂覆厚度控制在100~500 μm之間，金屬化粉末的涂覆厚度經(jīng)微型模具控制；

4）表面金屬化處理：將步驟3）中涂覆金屬化粉末的多孔氮化硅陶瓷置于加熱裝置上，在惰性氣氛的保護下進行加熱，控制加熱溫度為200~500 ℃；在控制并持續(xù)保持加熱的情況下對涂覆金屬化粉末的多孔氮化硅陶瓷進行激光熔覆，采用脈沖Nd:YAG激光器進行激光熔覆，激光器的激光電流為100~160 A，激光脈寬為6.0~8.0 ms，掃描速度為600~700 mm/s，焦距為170~180 mm在多孔氮化硅陶瓷表面形成涂層，至熔覆過程結(jié)束停止加熱并冷卻至室溫，即完成多孔氮化硅陶瓷的表面金屬化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔Si₃N₄陶瓷表面金屬化方法，其特征在于：步驟1）中金屬化粉末制備時：納米Si₃N₄顆粒的粒徑為20 nm~50 nm、Si粉的粒徑為20 μm~50 μm、Ti粉的粒徑為20 μm~50 μm，其中Si₃N₄的質(zhì)量百分比為1.5~3wt.%，Si粉的質(zhì)量百分比為1.5~3wt.%，余量為Ti粉；步驟2）中選用孔隙率為45%~60%的多孔氮化硅陶瓷作為基材；步驟3）中金屬化粉末的涂覆厚度為200~400 μm之間；步驟4）中控制加熱溫度為300~500℃。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔Si₃N₄陶瓷表面金屬化方法，其特征在于：在步驟4）處理過程中始終將多孔氮化硅陶瓷在惰性氣氛的保護下進行加熱與熔覆。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔Si₃N₄陶瓷表面金屬化方法，其特征在于：在步驟4）中完成熔覆過程后，繼續(xù)保持惰性氣氛直至基材冷卻至室溫。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4中任一權(quán)利要求所述的一種多孔Si₃N₄陶瓷表面金屬化方法，其特征在于：所述步驟4）中惰性氣氛選用氬氣、氦氣中任一種惰性氣體作為保護氣體。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔Si₃N₄陶瓷表面金屬化方法，其特征在于：步驟4）中的加熱裝置為電阻輻射加熱裝置，紅外加熱裝置或者高頻感應(yīng)加熱裝置。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多孔Si₃N₄陶瓷表面金屬化方法，其特征在于：步驟4）中選用的加熱裝置為加熱臺。