專利名稱：陶瓷與金屬場致自蔓延燃燒連接法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出的陶瓷與金屬材料場致自蔓延燃燒連接方法屬于陶瓷與金屬連接的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到金屬部件高溫磨損表面敷置陶瓷防護(hù)層的技術(shù)。
本發(fā)明陶瓷與金屬場致自蔓延燃燒連接法，其特征在于，采用陶瓷與金屬場致自蔓延燃燒合成連接的方法，其具體步驟為首先在陶瓷1表面鍍鎳后與金屬2之間夾置混合填料3，之間，壓力P保持為1～5MPa，型模7內(nèi)的氣氛為空氣或Ar氣保護(hù)；采用脈沖引燃器5點(diǎn)燃填料3，燃燒反應(yīng)結(jié)束后陶瓷與金屬即形成永久連接；連接件隨型模7冷卻至50℃以下即可取消外加電場取出被連接工件。
在上述方法中，上壓模4和下壓模8均由金屬導(dǎo)電材料制成，且上壓模4接直流電源負(fù)極，下壓模8接正極。型模7由石英砂材料制成。
在上述方法中，混合填料3的材料是鋁粉、金屬氧化物、硼酸鈉、氧化硅、氟化鈣的機(jī)械混合物鋁粉或鈦粉20～40％，金屬氧化物20～50％，硼酸鈉0～5％，氧化硅3～10％，氟化鈣3～8％。
在上述方法中，混合填料3的材料也可以是鋁粉或鈦粉、石墨粉、金屬氧化物、硼酸鈉、氧化硅、氟化鈣的機(jī)械混合物。
在上述方法中，所述的陶瓷1的材料是結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷，即Al2O3、ZrO2、TiC、SiN、MgO。所述的被連接表面鍍鎳是用化學(xué)法鍍鎳，鍍層厚度3～5μm。
在上述方法中，金屬2的材料是碳素鋼、合金鋼、鋁及鋁合金、鎳及鎳合金、鈦及鈦合金。
在上述方法中，混合填料3是經(jīng)攪拌均勻后再經(jīng)模壓成形為片狀的層間填料板，厚度1～3mm。
本發(fā)明提出的陶瓷與金屬場致自蔓延燃燒連接法與一般的陶瓷與金屬連接方法相比的積極效果在于混合填料分別與陶瓷及金屬的結(jié)合是依靠自身的燃燒熱能在瞬間使結(jié)合界面形成局部高溫并在外加壓力的作用下形成界面燒結(jié)合成；外加靜電場利于結(jié)合界面離子的遷移和擴(kuò)散；陶瓷連接表面的鎳浸潤和填補(bǔ)了陶瓷與填料層的界面間隙；填料燃燒后所形成的金屬與非金屬化合物的混合物的熱物理性能介于被連接金屬和陶瓷熱物理性能之間，提高了陶瓷與金屬的結(jié)合強(qiáng)度，簡化了連接工藝，降低了連接成本。
本方法主要用于金屬材料部件表面高溫磨損和腐蝕的防護(hù)和修復(fù)工程。
如

圖1所示，被連接表面鍍鎳后的陶瓷1與金屬2間夾置混合填料3后置于上壓模4、下壓模8和型模7之間，上壓模4接直流電源負(fù)極，下壓模8接正極；脈沖引燃器5的觸點(diǎn)與混合填料邊緣連接；這樣被連接材料陶瓷1、金屬2和混合填料3均置于300～500V的直流電場之中，并受到1～5MPa壓力P的作用；型模7內(nèi)的氣氛為空氣或Ar氣保護(hù)；采用脈沖引燃器5使混合填料3燃燒反應(yīng)，并保持壓力P不變；燃燒反應(yīng)結(jié)束后連接件隨型模7冷卻至50℃以下，取消外加直流電壓后取出連接工件。
實(shí)施方式2陶瓷材料ZrO2板，厚度2.0mm；金屬材料13CrMo44鋼，厚度8mm；混合填料組分鋁粉40％，氧化鐵紅35％，氧化鉻10％，其余為氧化硅及氟化鈣；陶瓷鍍鎳層厚度3μm。按照說明書所述方法進(jìn)行連接，電壓500V，壓力3Mpa。陶瓷與金屬連接抗剪強(qiáng)度32Mpa。
權(quán)利要求
1.陶瓷與金屬場致自蔓延燃燒連接法，其特征在于，陶瓷采用自蔓延燃燒法與金屬實(shí)現(xiàn)永久連接，該方法包括被連接表面鍍鎳后的陶瓷1與金屬2間夾置混合填料3后置于上壓模4、下壓模8和型模7之間，上壓模4接直流電源負(fù)極，下壓模8接正極；脈沖引燃器5的觸點(diǎn)與混合填料邊緣連接；這樣被連接材料陶瓷1、金屬2和混合填料3均置于300～500V的直流電場之中，并受到1～5MPa壓力P的作用；型模7內(nèi)的氣氛為空氣或Ar氣保護(hù)；采用脈沖引燃器5使混合填料3燃燒反應(yīng)，并保持壓力P不變；燃燒反應(yīng)結(jié)束后連接件隨型模7冷卻至50℃以下，取消外加直流電壓后取出連接工件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述陶瓷與金屬場致自蔓延燃燒連接方法，奇特征在于，陶瓷1表面鍍鎳層厚度為3-5μm，混合填料厚度1-3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述陶瓷與金屬場致自蔓延燃燒連接方法，后混合填料3的材料為是鋁粉或鈦粉、金屬氧化物、硼酸鈉、氧化硅、氟化鈣的機(jī)械混合物鋁粉或鈦粉20～40％，金屬氧化物20～50％，硼酸鈉0～5％，氧化硅3～10％，氟化鈣3～8％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述陶瓷與金屬場致自蔓延燃燒連接方法，其特征在于混合填料3的材料也可以是鋁粉、鈦粉、石墨粉、金屬氧化物、硼酸鈉、氧化硅、氟化鈣的機(jī)械混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述陶瓷與金屬場致自蔓延燃燒連接方法，被連接陶瓷1的材料是結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷Al2O3、ZrO2、TiC、SiN、MgO中的任何一種；被連接金屬2的材料是碳素鋼、合金鋼、鋁及鋁合金、鎳及鎳合金、鈦及鈦合金中的任何一種；被連接陶瓷及金屬材料同時(shí)置于直流電場中，金屬接正極，陶瓷接負(fù)極。
全文摘要
一種陶瓷與金屬材料場致自蔓延燃燒連接方法屬于陶瓷與金屬連接的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到金屬部件高溫磨損表面敷置陶瓷防護(hù)層的技術(shù)，其特征在于是，陶瓷采用自蔓延燃燒法與金屬實(shí)現(xiàn)永久連接，陶瓷及金屬的結(jié)合是依靠自身的燃燒熱能在瞬間結(jié)合界面形成局部高溫并在外加壓力的作用下形成界面燒結(jié)合成；外加靜電場利于結(jié)合界面離子的遷移和擴(kuò)散；陶瓷連接表面的鎳浸潤和填補(bǔ)了陶瓷與填料層的界面間隙；填料燃燒后所形成的金屬與非金屬化合物的混合物的熱物理性能介于被連接金屬和陶瓷熱物理性能之間，提高了陶瓷與金屬的結(jié)合強(qiáng)度，簡化了連接工藝，降低了連接成本。
文檔編號C04B37/02GK1475463SQ0311250
公開日2004年2月18日 申請日期2003年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月5日
發(fā)明者孟慶森 申請人:太原理工大學(xué)