一种陶瓷氧化铝的连接方法技术

本发明专利技术一种氧化铝陶瓷的微波连接方法，提供了一种具有低熔点、充分润湿陶瓷表面、采用微波实现局部加热，氧化气氛下的先连接后反应的低温快速连接，并形成耐高温、耐磨、耐腐蚀连接体的陶瓷连接方法。此方法工序简单，又可改善活性中间层与氧化物陶瓷的浸润性，提高连接的可靠性。

Method for connecting ceramic alumina

The invention relates to a connecting method of microwave ceramic, provides a low melting point, fully wet the ceramic surface, using microwave local heating, fast connection under oxidation atmosphere to connect the reaction temperature, and the formation of high temperature resistance, wear resistance and corrosion resistance of the ceramic connector connection method. The method is simple and can improve the wettability of the active interlayer and oxide ceramics and improve the reliability of the connection.

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷氧化铝的连接方法
本专利技术涉及一种陶瓷氧化铝的连接方法，具体的说，是一种氧化铝陶瓷的微波连接方法，属于陶瓷连接领域。
技术介绍
氧化铝陶瓷是目前国内外陶瓷与金属封接材料中用量最大的,其介电常数小、比体积电阻大、介质消耗小和耐热冲击强度高,可以代替所有其他结构陶瓷。我国目前生产的氧化铝瓷有75瓷(75%质量分数Al2O3,下同)、95瓷、97瓷和99瓷等。氧化铝陶瓷的一个缺点是氧化铝含量的增加伴随烧成温度的升高,而给烧成工艺带来困难,且本身固有脆性导致极小的临界裂纹,增大了陶瓷构件的加工难度。随着工业上对大尺寸、复杂部件的需求不断扩大,陶瓷的连接技术倍受关注。有效的陶瓷连接,不仅可以实现低成本制造形状复杂或大尺寸部件、提高陶瓷结构件的可靠性,并可用于破损陶瓷件的修复。因而研究Al2O3陶瓷的连接具有很高的实用价值。利用微波在高温下焊接陶瓷是近年来发展的一种新技术,它利用陶瓷材料吸收微波能而自身发热,在一定压力下实现连接。微波焊接具有接头强度高、升温速度快、易于控制温度、能耗低等优点。综合大异形构件连接的种种弊端与微波连接技术的优点，选择具有低熔点、充分润湿陶瓷表面、采用微波实现局部加热，氧化气氛下的先连接后反应的低温快速连接，并形成耐高温、耐磨、耐腐蚀连接体的陶瓷连接技术。此方法避免了在传统连接条件下中间相先氧化再烧结不易形成连接界面的弊端。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，解决在传统连接条件下中间相先氧化再烧结不易形成连接界面的弊病，提供一种具有低熔点、充分润湿陶瓷表面、采用微波实现局部加热，氧化气氛下的先连接后反应的低温快速连接，并形成耐高温、耐磨、耐腐蚀连接体的陶瓷连接方法。本专利技术一种氧化铝陶瓷的微波连接方法，具体步骤如下：（1）制备中间相：原来及其质量百分比含量为Al-Si合金粉20.55-22.55wt%，Al2O328.63-30.80wt%，ZrO225-30wt%，SiO219.32-20.80wt%，Y2O31.25-1.5wt%；（2）球磨混合后干燥并研磨成分，过200目筛，加乙醇制成膏状，固相含量为膏状中间相的30%-50%；（3）将步骤（2）的膏状中间相均匀涂覆在氧化铝陶瓷的待连接面上，将两连接面对接并施加压力，于空气中干燥；（4）将干燥后的氧化铝陶瓷置于莫来石坩埚中，用氧化铝粉进行埋烧，并对其施加压力；（5）进行微波处理，1000W功率处理30min，自然冷却至室温；（6）将微波处理后的氧化铝陶瓷连接于微波炉中开放环境下氧化处理4小时。所述步骤（1）的中间相原料及其质量百分比含量为Al-Si合金粉22.15wt%，Al2O330.80wt%，ZrO225wt%，SiO220.80wt%，Y2O31.25wt%。所述步骤（2）的固相含量为45%。所述步骤（5）的微波处理过程如下：1000W微波功率照射10min，转换成2000W功率继续照射10min，最后在3000W功率下照射10min。本专利技术的优势及有益效果：本专利技术提供了一种具有低熔点、充分润湿陶瓷表面、采用微波实现局部加热，氧化气氛下的先连接后反应的低温快速连接，并形成耐高温、耐磨、耐腐蚀连接体的陶瓷连接方法。此方法工序简单，又可改善活性中间层与氧化物陶瓷的浸润性，提高连接的可靠性。具体实施方式本专利技术一种氧化铝陶瓷的微波连接方法，具体步骤如下：（7）制备中间相：原来及其质量百分比含量为Al-Si合金粉20.55-22.55wt%，Al2O328.63-30.80wt%，ZrO225-30wt%，SiO219.32-20.80wt%，Y2O31.25-1.5wt%；（8）球磨混合后干燥并研磨成分，过200目筛，加乙醇制成膏状，固相含量为膏状中间相的30%-50%；（9）将步骤（2）的膏状中间相均匀涂覆在氧化铝陶瓷的待连接面上，将两连接面对接并施加压力，于空气中干燥；（10）将干燥后的氧化铝陶瓷置于莫来石坩埚中，用氧化铝粉进行埋烧，并对其施加压力；（11）进行微波处理，1000W功率处理30min，自然冷却至室温；（12）将微波处理后的氧化铝陶瓷连接于微波炉中开放环境下氧化处理4小时。所述步骤（1）的中间相原料及其质量百分比含量为Al-Si合金粉22.15wt%，Al2O330.80wt%，ZrO225wt%，SiO220.80wt%，Y2O31.25wt%。所述步骤（2）的固相含量为45%。所述步骤（5）的微波处理过程如下：1000W微波功率照射10min，转换成2000W功率继续照射10min，最后在3000W功率下照射10min。本专利技术所用Al-Si合金粉及其它原料均采用化学纯，在95氧化铝陶瓷待连接面上涂覆由Al-Si合金粉和氧化铝、二氧化硅、氧化锆、和氧化钇的粉体混合物组成的中间相，进行对接，在室温下干燥后根据连接构建的形状和质量决定连接过程中施加压力的大小，利用微波的局部加热特性，Al-Si合金、氧化锆具有不同于氧化铝的微波吸收特性，可在被连接处产生局部高温，在微波作用下，连接界面上的Al-Si合金粉被迅速加入，形成瞬间低共熔液相，向氧化铝陶瓷基体渗透形成初步连接，整个初步连接过程迅速、快捷、然后将初步连接体在氧化气氛下保温，Al-Si合金原位缓慢氧化，并发生一定的体积膨胀，有效促进连接面中的凹凸部位连接，并减少由于烧结体积收缩而产生的接头应力，同时，氧化锆的加入和Al-Si合金粉的原位反应烧结使得在低于氧化铝基体烧结温度的情况下形成致密、颗粒细小的氧化铝接头。配方中添加氧化锆的目的在于氧化锆吸收微波升温速率快，促进Al-Si合金粉的熔融形成低共熔液相氧化铝基体中扩散形成良好的连接，同时氧化锆的加入可促进中间层的烧结和增韧Al-Si合金氧化后形成的氧化铝和莫来石，提高连接接头的强度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化铝陶瓷的微波连接方法，其特征在于，具体步骤如下：制备中间相：原来及其质量百分比含量为Al‑Si合金粉20.55‑22.55wt%，Al

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝陶瓷的微波连接方法，其特征在于，具体步骤如下：制备中间相：原来及其质量百分比含量为Al-Si合金粉20.55-22.55wt%，Al2O328.63-30.80wt%，ZrO225-30wt%，SiO219.32-20.80wt%，Y2O31.25-1.5wt%；球磨混合后干燥并研磨成分，过200目筛，加乙醇制成膏状，固相含量为膏状中间相的30%-50%；将步骤（2）的膏状中间相均匀涂覆在氧化铝陶瓷的待连接面上，将两连接面对接并施加压力，于空气中干燥；将干燥后的氧化铝陶瓷置于莫来石坩埚中，用氧化铝粉进行埋烧，并对其施加压力；进行微波处理，1000W功率处理30min，自然冷却至室温；将微波处...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振华，
申请(专利权)人：天津市聚贤科技孵化器有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12