一种陶瓷与非晶的连接方法和一种非晶合金-陶瓷复合体技术

本发明专利技术提供了一种陶瓷与非晶的连接方法和一种非晶合金-陶瓷复合体，所述方法包括：（1）用含有陶瓷粉体和掺杂粉体的浆料在陶瓷预烧体的至少一个表面上形成浆料层，并进行烧结得到共烧体，所述共烧体具有由所述陶瓷预烧体形成的陶瓷层以及由所述浆料层形成的过渡层；（2）用蚀刻剂对过渡层进行蚀刻，以移除过渡层中的至少部分由所述掺杂粉体形成的烧结物，得到多孔陶瓷基体；（3）将非晶合金送入多孔陶瓷基体中形成连接层并在所述连接层的表面形成非晶合金层后，进行冷却。由本发明专利技术的方法得到的陶瓷与非晶合金的复合体，极大地改善了非晶合金与陶瓷之间的匹配性，提高了陶瓷层与非晶合金层之间的连接强度，降低了金属拉裂陶瓷的可能性。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷与非晶的连接方法和一种非晶合金-陶瓷复合体
本专利技术涉及一种陶瓷与非晶的连接方法和一种非晶合金-陶瓷复合体。
技术介绍
随着科学技术的发展，陶瓷的组成、性能、制造工艺和应用领域已发生了根本性的变化，从传统的生活用陶瓷发展成为具有特殊性能的功能陶瓷和高性能的工程陶瓷，但由于其化学键的特点，具有脆性大、强度分散和加工困难三个固有的缺点，这些缺点导致其抗冷热冲击能力差、难以制成尺寸大、形状复杂的构件，从而也限制了其应用范围。非晶合金材料也称为金属玻璃，由于组成合金的原子无序的独特排列结构，因而具有不同于普通结晶态金属材料的优异物理、化学性质，例如高屈服强度、高硬度、高耐腐蚀性等，因此被认为具有广阔的应用前景。越来越多的高端产品中用到了陶瓷非晶连接体作为结构件，所以这两种材料的连接方式、连接强度对产品的质量尤为重要。现有技术中，通常将非晶合金直接注射到陶瓷表面，但该方法存在以下两个问题：一是陶瓷与非晶合金的匹配性差，导致了非晶合金将陶瓷拉裂；二是陶瓷与非晶合金的粘结性差，导致了两种材料的连接界面不能粘接在一起，从而影响复合材料的使用性能。为了解决上述问题，亟需开发一种新的陶瓷与非晶合金的连接方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术的上述问题，提供一种陶瓷与非晶合金的连接方法和一种非晶合金-陶瓷复合体。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种陶瓷与非晶合金的连接方法，该方法包括以下步骤：（1）用含有陶瓷粉体和掺杂粉体的浆料在陶瓷预烧体的至少一个表面上形成浆料层，并将形成有所述浆料层的陶瓷预烧体进行烧结，得到共烧体，所述共烧体具有由所述陶瓷预烧体形成的陶瓷层以及由所述浆料层形成的过渡层；（2）用至少一种蚀刻剂对所述共烧体的过渡层进行蚀刻，以移除所述过渡层中的至少部分由所述掺杂粉体形成的烧结物，得到多孔陶瓷基体；（3）在非晶合金的成型温度下，将非晶合金送入所述多孔陶瓷基体中形成连接层并在所述连接层的表面形成非晶合金层后，进行冷却。根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提供了一种非晶合金-陶瓷复合体，该复合体包括非晶合金层和陶瓷层，其中，所述非晶合金层与所述陶瓷层之间通过连接层相接，所述连接层包括多孔陶瓷基体以及填充在所述多孔陶瓷基体的孔隙中的非晶合金，所述连接层的平均线膨胀系数比所述陶瓷层的平均线膨胀系数和所述非晶合金层的平均线膨胀系数的平均值大0-10%；或者，所述连接层的平均线膨胀系数比所述陶瓷层的平均线膨胀系数和所述非晶合金层的平均线膨胀系数的平均值小0-10%。由本专利技术的方法得到的陶瓷与非晶合金的复合体中，陶瓷层与非晶合金层通过连接层相接，所述连接层的多孔陶瓷基体中填充有非晶合金，填充在多孔陶瓷基体的孔隙中的非晶合金将非晶合金层锚定在陶瓷基材表面，极大地改善了非晶合金与陶瓷之间的匹配性，提高了陶瓷层与非晶合金层之间的连接强度，降低了金属拉裂陶瓷的可能性。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种陶瓷与非晶合金的连接方法，该方法包括以下步骤：（1）用含有陶瓷粉体和掺杂粉体的浆料在陶瓷预烧体的至少一个表面上形成浆料层，并将形成有所述浆料层的陶瓷预烧体进行烧结，得到共烧体，所述共烧体具有由所述陶瓷预烧体形成的陶瓷层以及由所述浆料层形成的过渡层；（2）用至少一种蚀刻剂对所述共烧体的过渡层进行蚀刻，以移除所述过渡层中的至少部分由所述掺杂粉体形成的烧结物，得到多孔陶瓷基体；（3）在非晶合金的成型温度下，将非晶合金送入所述多孔陶瓷基体中形成连接层并在所述连接层的表面形成非晶合金层后，进行冷却。本专利技术对所述陶瓷预烧体的制备方法没有特别地限制，可以为本领域常用的方法。例如，可以将含有陶瓷原料粉和粘结剂的浆料先后进行造粒和干压，得到生坯，然后，将所述生坯先后进行排胶和预烧，从而得到所述陶瓷预烧体。所述陶瓷原料粉的粒径可以为本领域的常规选择。一般地，所述陶瓷原料粉的平均粒径可以为0.5-1μm。在本专利技术中，平均粒径均是指体积平均粒径，采用激光粒度仪测定。根据本专利技术，所述粘结剂的种类可以为陶瓷成型领域常用的各种粘结剂，其具体实例可以包括但不限于：聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、丙三醇和石蜡中的一种或多种。所述粘结剂的含量可以根据粘结剂的种类进行选择，没有特别限定。一般地，以100重量份所述陶瓷原料粉为基准，所述粘结剂的含量可以为0.2-0.7重量份。根据本专利技术，所述造粒可以通过对所述预烧体浆料进行喷雾干燥实现。所述喷雾干燥的条件可以为常规选择。一般地，喷雾干燥机的进口温度可以为110-160℃，出口温度可以为80-110℃。在本专利技术中，对所述陶瓷颗粒可以通过干压法成型，所述干压在压机中进行，压力可以控制为80-150MPa。保压时间可以根据压力进行选择，一般地，保压时间可以为10-30s。为了去除所述生坯中的粘结剂并尽可能减少灰烬残渣，所述生坯优选进行排胶。所述排胶的方法可以为本领域的常规方法。例如，可以通过缓慢升温的方法将粘结剂分散并使之缓慢排出坯体之外。在本专利技术中，对所述生坯排胶的温度可以为500-700℃。另外，所述排胶的时间可以根据排胶的温度进行调整，可以为2-3h。根据本专利技术，所述预烧的温度可以为本领域常用的预烧温度，一般可以为900-1100℃。所述预烧的时间可以根据预烧的温度进行调整，一般可以为1-3h。步骤（1）中，所述陶瓷粉体与所述掺杂粉体的质量比以能够在陶瓷共烧体的过渡层中形成足量的孔隙，从而使得最终制备的非晶合金-陶瓷复合体具有满足使用要求的连接强度为准。优选地，所述陶瓷粉体与所述掺杂粉体的质量比为1：0.5-2。这样能够使最终制备的非晶合金-陶瓷复合体能够显示出更高的连接强度。步骤（1）中，在陶瓷粉体与掺杂粉体的相对比例一定的条件下，通过调节陶瓷粉体与掺杂粉体的粒径可以对蚀刻后的过渡层中的孔隙的大小以及分布进行调节。根据本专利技术，优选地，所述陶瓷粉体的平均粒径与所述掺杂粉体的平均粒径的比值为1：1-10。更优选地，所述陶瓷粉体的平均粒径与所述掺杂粉体的平均粒径的比值为1：2-10。本专利技术的专利技术人在研究过程中发现：在陶瓷粉体与烧结粉体的比例一定的条件下，通过控制所述孔隙的大小以及分布可以对最终形成的连接层的平均线膨胀系数进行调节，使其与陶瓷层和非晶合金层相匹配，从而能够进一步提高非晶合金-陶瓷复合体的界面连接强度。在本专利技术的一种优选的实施方式中，所述陶瓷粉体与所述掺杂粉体的质量比为1：0.5-2，所述陶瓷粉体的平均粒径与所述掺杂粉体的平均粒径的比值为1：1-10（优选为1：2-10），由此制备的非晶合金-陶瓷复合体中，连接层的平均线膨胀系数比所述陶瓷层的平均线膨胀系数和所述非晶合金层的平均线膨胀系数的平均值大0-10%，优选比平均值大1-5%，更优选比平均值大1-2%；或者，所述连接层的平均线膨胀系数比所述陶瓷层的平均线膨胀系数和所述非晶合金层的平均线膨胀系数的平均值小0-10%，优选比平均值小1-5%，更优选比平均值小1-2%。根据本专利技术所述的方法，其中，所述陶瓷预烧体可以为氧化锆陶瓷预烧体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷与非晶合金的连接方法，该方法包括以下步骤：（1）用含有陶瓷粉体和掺杂粉体的浆料在陶瓷预烧体的至少一个表面上形成浆料层，并将形成有所述浆料层的陶瓷预烧体进行烧结，得到共烧体，所述共烧体具有由所述陶瓷预烧体形成的陶瓷层以及由所述浆料层形成的过渡层；（2）用至少一种蚀刻剂对所述共烧体的过渡层进行蚀刻，以移除所述过渡层中的至少部分由所述掺杂粉体形成的烧结物，得到多孔陶瓷基体；（3）在非晶合金的成型温度下，将非晶合金送入所述多孔陶瓷基体中形成连接层并在所述连接层的表面形成非晶合金层后，进行冷却。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷与非晶合金的连接方法，该方法包括以下步骤：(1)用含有陶瓷粉体和掺杂粉体的浆料在陶瓷预烧体的至少一个表面上形成浆料层，并将形成有所述浆料层的陶瓷预烧体进行烧结，得到共烧体，所述共烧体具有由所述陶瓷预烧体形成的陶瓷层以及由所述浆料层形成的过渡层；(2)用至少一种蚀刻剂对所述共烧体的过渡层进行蚀刻，以移除所述过渡层中的至少部分由所述掺杂粉体形成的烧结物，得到多孔陶瓷基体；(3)在非晶合金的成型温度下，将非晶合金送入所述多孔陶瓷基体中形成连接层并在所述连接层的表面形成非晶合金层后，进行冷却。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述陶瓷粉体与所述掺杂粉体的质量比为1：0.5-2。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述陶瓷粉体的平均粒径与所述掺杂粉体的平均粒径的比值为1：1-10。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述陶瓷预烧体为氧化锆陶瓷预烧体、氧化铝陶瓷预烧体和氧化锆增韧氧化铝陶瓷预烧体中的一种。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述陶瓷粉体为氧化锆粉体、氧化铝粉体和氧化锆增韧氧化铝粉体中的一种。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述陶瓷预烧体为氧化锆陶瓷预烧体，所述陶瓷粉体为氧化锆粉体。7.根据权利要求1-4和6中任意一项所述的方法，其中，所述掺杂粉体为氧化钙粉体、碳化硅粉体、氧化铝粉体、氧化镁粉体、氧化钇粉体、氢氧化钙粉体、氢氧化铝粉体、氢氧化镁粉体和碳酸钙粉体中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂为质量浓度为10-30％的盐酸、质量浓度为10-40％的硫酸和质量浓度为10-50％的氢氟酸中...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐述荣，席建飞，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44