[發明專利]一種陶瓷微裂紋修復方法

有效

• 申請號: 202010092154.3
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111333431B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 王安哲;查光成;孔凡新;李振紅;趙偉;凌子涵;吳浩;肖天
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: C04B41/88
• 分類號: C04B41/88;C04B41/80
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 錢玲玲

本發明公開了一種陶瓷微裂紋修復方法，包括如下步驟：利用無損檢測工序發現并提取陶瓷件上微裂紋的尺寸特征參數；利用光纖激光加工工序將微裂紋區域加工成微孔洞；利用拋光清洗工序去除光纖激光加工區域表面的毛刺及微孔洞中的碎屑殘留物；利用熱處理工序去除光纖激光加工區域殘余熱應力；利用涂覆釬料工序在去除碎屑殘留物后的微孔洞中填充釬料，并壓實；利用釬焊工序使釬料與陶瓷基體緊密結合；利用拋光后處理工序去除多余釬料反應物，獲得修復后光滑陶瓷表面；陶瓷上的微裂紋通過本發明的方法修復后，可以大大降低陶瓷生產和加工過程中的次品率，修復后的陶瓷制品使用極限得到大幅提升。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料修復技術領域，具體是一種陶瓷微裂紋修復方法。

背景技術

陶瓷是一種經過燒結而成的脆性材料，陶瓷制品因其獨特的分子結構具有高硬度、耐磨性以及抗腐蝕性特點，在航空航天、機械和科技技術領域具有非常廣闊的應用前景，但由于陶瓷材料的本征脆性，極容易在缺陷處開裂。大量研究已經表明機加工、熱循環、機械疲勞、腐蝕等都會在陶瓷中引入微裂紋，這些微裂紋會導致材料力學性能大幅衰減，進而產生宏觀破壞和災難性事故發生。如何修復陶瓷中的微裂紋是亟需解決的難題。

目前，陶瓷裂紋的修復方法主要有膠接打磨法和金屬氧化法。膠接打磨法是將破碎的陶瓷碎片用膠進行粘接后固化，然后進行表面處理修復陶瓷制品，其微結構組織沒有緊密連接，不具備陶瓷原有的力學性能且容易再次開裂；金屬氧化法利用金屬氧化反應修復陶瓷中的裂紋，用于氧化物陶瓷的宏觀裂紋修復，對于非氧化物陶瓷以及細微裂紋的修復則無能為力?，F有的陶瓷裂紋修復方法僅針對宏觀裂紋的修復問題，屬于斷后修復，對于材料破壞前的預防性修復，特別是微裂紋修復還未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種陶瓷微裂紋修復方法，以解決現有技術中陶瓷裂紋修復方法僅針對宏觀裂紋的修復問題，屬于斷后修復的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提供了一種陶瓷微裂紋修復方法，包括如下步驟：

利用無損檢測工序發現并提取陶瓷件上微裂紋的尺寸特征參數，特別是要提取微裂紋的深度值；

利用光纖激光加工工序將微裂紋區域加工成微孔洞，光纖激光加工工序中需要用到光纖激光器，光纖激光器的參數根據微裂紋的尺寸特征參數來確定；

利用拋光清洗工序去除光纖激光加工區域表面的毛刺及微孔洞中的碎屑殘留物；

利用熱處理工序去除光纖激光加工區域殘余熱應力；

利用涂覆釬料工序在去除碎屑殘留物后的微孔洞中填充釬料，并壓實；釬料根據基體陶瓷材料選用；

利用釬焊工序使釬料與陶瓷基體緊密結合；

利用拋光后處理工序去除多余釬料反應物，獲得修復后光滑陶瓷表面。

進一步的，釬焊工序包括：在釬焊區域上墊石墨紙，在石墨紙上放置壓頭，并施加垂直壓力，然后整體置于釬焊爐內升溫，使釬料與陶瓷基體緊密結合，獲得密實組織；在釬焊區域和石墨壓頭之間墊上石墨紙的目的是保證釬焊區域的平整度。

進一步的，釬焊工序中，釬焊溫度為800-1100℃，保溫時間為5-60min。

進一步的，壓頭為石墨壓頭，施加的垂直壓力為0.01-0.5MPa，石墨紙的厚度為1.5±0.1mm。

進一步的，光纖激光加工工序中，加工功率為0.1-10W、加工次數為1-1000次、加工速度為0.1-100mm/s。

進一步的，微孔洞為鈍形孔洞，例如半球形孔洞、半橢圓形孔洞，微孔洞的尖端半徑為20-50μm，微孔洞的長度為微裂紋長度的1-3倍，微孔洞的深度為微裂紋深度的1-2倍。