【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于陶瓷，涉及一种碳化硅陶瓷的连接方法及连接件。
技术介绍
1、碳化硅陶瓷材料具有良好的耐磨性、导热性、抗氧化性及优异的高温力学性能，被广泛应用于能源环保、化工机械、半导体、国防军工等领域。但是碳化硅本身是强共价键化合物，具有极高的硬度，并且作为陶瓷其具有脆性的特征，所以后加工困难，尤其是复杂结构陶瓷件的后加工对工艺和机加工设备的要求会非常高。
2、找到一种连接(焊接)陶瓷的技术，将一个复杂陶瓷件拆解为若干部分，独立成型加工后再进行组装，可有效解决上述问题。现有技术中，对碳化硅陶瓷连接的主要思路是用熔点相对较低的氧化物体作为连接物质，或者可以与sic发生化学反应的金属元素如ti、fe、ni在高温下发生再结晶或反应，达到碳化硅陶瓷件之间连接的目的。
3、如cn 115925266a公开了一种用堇青石微晶玻璃焊料连接碳化硅陶瓷的方法，解决目前的微晶玻璃焊料热膨胀系数较高且不适于连接碳化硅等低热膨胀系数陶瓷的技术问题，开发了一种yb2o3-mgo-al2o3-sio2微晶玻璃焊料及其连接碳化硅陶瓷技术，在焊接热循环过程中析晶反应形成微晶玻璃连接层；再如cn 113511898a公开了一种可焊接碳化硅陶瓷桶的制备方法，包括：(1)将碳化硅粉体、炭黑、金属粉和粘结剂混合，得到混合料；所述碳化硅粉体、炭黑、金属粉和粘结剂的质量含量比为60-90wt％：3-15wt％：5-10wt％：1-5wt％，各组分含量之和为100wt％；(2)将所得混合料置于研磨桶模具中进行成型，得到碳化硅陶瓷素坯；(3)将所得碳化硅
4、但是上述方法一方面，会引入非sic体系的异质元素，对一些对陶瓷件纯度要求高的场合不太适用，另一方面，非sic相的引入也会引起陶瓷件内部热膨胀系数的不一致，容易造成热场景使用过程中的内应力集聚，造成陶瓷件的损坏。
5、基于以上研究，需要提供一种碳化硅陶瓷的连接方法，所述连接方法得到的连接件纯度高，内部热膨胀系数相差小，不会在使用过程中发生内应力聚集。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种碳化硅陶瓷的连接方法及连接件，所述连接方法能够解决现有连接方法引入杂质元素和内应力的问题，从而能够保证得到的陶瓷连接件的纯度和内部热膨胀系数，避免热场景使用过程中内应力集聚，造成陶瓷件损坏的情况。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种碳化硅陶瓷的连接方法，所述连接方法包括如下步骤：
4、(1)清洁：对待连接的碳化硅陶瓷件界面进行清洁；
5、(2)涂浆：步骤(1)所述清洁后，在待连接的碳化硅陶瓷件界面处，设置连接材料或含连接材料的浆料，然后将待连接的碳化硅陶瓷件进行组合和固定，得到预制连接件；
6、其中，所述连接材料包括硅碳复合材料；
7、(2)烧结：将步骤(2)所述预制连接件进行烧结，使步骤(2)所述连接材料反应形成碳化硅，将碳化硅陶瓷连接，得到碳化硅陶瓷连接件。
8、本专利技术在连接界面上设置硅碳复合材料作为连接材料，通过硅碳复合材料中的碳与硅烧结发生反应生成碳化硅，从而连接碳化硅陶瓷，使得在碳化硅陶瓷连接时不引入其它杂质，避免了非sic相的引入造成陶瓷件内部热膨胀系数的不一致，从而造成热场景使用过程中内应力集聚，导致陶瓷件损坏问题；同时，本专利技术使碳和硅原位烧结反应生成碳化硅，相较于直接采用碳化硅作为连接材料，能够显著降低连接烧结时所需的烧结温度，并且使连接处的烧结反应更加充分，保证连接更加牢固。
9、优选地，步骤(1)所述清洁的方式包括抛光。
10、优选地，步骤(2)所述硅碳复合材料为硅碳复合微纳颗粒材料。
11、本专利技术硅碳复合材料为微纳颗粒，化学活性相对较高，所以可以在比原烧结温度低的条件下就可以实现有效的化合反应。
12、优选地，步骤(2)所述硅碳复合材料的平均粒径≤1.5μm，例如可以是1.5μm、1.0μm、0.8μm、0.5μm、0.25μm、0.1μm或0.05μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为30nm-1.5μm，进一步优选为20-800nm。
13、优选地，步骤(2)所述硅碳复合材料为核壳结构，或者为异质结合的硅碳复合结构。
14、本专利技术的异质结合的硅碳复合结构是指硅颗粒表面附着碳颗粒，使得二者可以在较短的扩散程内就进行有效化合反应。
15、优选地，步骤(2)所述硅碳复合材料中，碳包覆在硅的表面，或者碳颗粒附着在硅颗粒表面。
16、本专利技术的硅碳复合材料为核壳结构，且优选碳包覆在硅的表面，能够缩短反应烧结时反应物的扩散程，使反应更加充分。
17、优选地，所述含连接材料的浆料包括硅碳复合材料、分散剂和去离子水。
18、优选地，所述硅碳复合材料的质量占浆料总质量的30-95％，例如可以是40％、50％、60％、70％、80％或90％，分散剂的质量占浆料总质量的5-30％，例如可以是0.5％、5％、10％或30％，去离子水的质量占浆料总质量的5-20％，例如可以是10％、15％或20％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
19、优选地，所述分散剂包括水溶性树脂，示例性地包括水溶性聚丁二烯树脂、水溶性环氧树脂、水溶性醇酸树脂、水溶性三聚氰胺树脂、水溶性氨基树脂、水溶性酚醛树脂、水溶性脲醛树脂、水溶性聚酯树脂、水溶性丙烯酸树脂或水溶性聚氨酯树脂中的任意一种或至少两种的组合。
20、优选地，制备步骤(2)所述硅碳复合材料的方法包括：
21、将硅粉和碳源进行混合、预处理和加热碳化后，得到所述硅碳复合材料；
22、或者在硅上沉积碳，再或者在碳上沉积硅，得到所述硅碳复合材料。
23、本专利技术在制备硅碳复合材料时，所述混合的方式包括溶液混合或球磨混合，所述预处理包括加热，所述加热碳化在惰性气氛或还原性气氛中进行。
24、优选地，所述硅粉的平均粒径为20-800nm，例如可以是50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm或800nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
25、优选地，所述碳源包括酚醛树脂、间苯二酚-甲醛树脂、聚苯乙烯、聚苯胺、葡萄糖、聚多巴胺、聚吡咯或聚偏二氟乙烯中的任意一种或至少两种的组合。
26、优选地，步骤(2)所述固定的方式包括夹具固定或模具固定。
27、优选地，步骤(2)所述待连接的碳化硅陶瓷件包括陶瓷素坯，或经烧结后的陶瓷。
28、优选地，步骤(3)所述烧结的温度为1000-2000℃，例如可以是1200℃、1500℃、1700℃或2000℃，时间为2-24h，例如可以是3h、5h、8h本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳化硅陶瓷的连接方法，其特征在于，所述连接方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，步骤(1)所述清洁的方式包括抛光；
3.根据权利要求1或2所述的连接方法，其特征在于，步骤(2)所述硅碳复合材料为核壳结构，或者为异质结合的硅碳复合结构；
4.根据权利要求1-3任一项所述的连接方法，其特征在于，所述含连接材料的浆料包括硅碳复合材料、分散剂和去离子水；
5.根据权利要求1-4任一项所述的连接方法，其特征在于，制备步骤(2)所述硅碳复合材料的方法包括：
6.根据权利要求5所述的连接方法，其特征在于，所述硅粉的平均粒径为20-800nm；
7.根据权利要求1-6任一项所述的连接方法，其特征在于，步骤(2)所述固定的方式包括夹具固定或模具固定；
8.根据权利要求1-7任一项所述的连接方法，其特征在于，步骤(3)所述烧结的温度为1000-2000℃，时间为2-24h；
9.根据权利要求1-8任一项所述的连接方法，其特征在于，所述连接方法包括如下步骤：
...
【技术特征摘要】
1.一种碳化硅陶瓷的连接方法，其特征在于，所述连接方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于，步骤(1)所述清洁的方式包括抛光；
3.根据权利要求1或2所述的连接方法，其特征在于，步骤(2)所述硅碳复合材料为核壳结构，或者为异质结合的硅碳复合结构；
4.根据权利要求1-3任一项所述的连接方法，其特征在于，所述含连接材料的浆料包括硅碳复合材料、分散剂和去离子水；
5.根据权利要求1-4任一项所述的连接方法，其特征在于，制备步骤(2)所述硅碳复合材料的方法包括：
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，李洪操，陶飞，方志远，周勇，吴伟华，王杨柳，
申请(专利权)人：浙江美晶新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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