[发明专利]一种将热膨胀系数相差悬殊的不同材质粘接密封的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将热膨胀系数相差悬殊的两种不同材质物体進行可靠的粘接密封，使之在高温下也不会因热膨胀系数相差悬殊而在粘接处产生裂纹的方法。可广泛用于高温、高压仪器设备的粘接密封。

背景技术

在现有技术中，将两种不同材质的物体连接密封的方法有三种：(1)焊接：这种方法仅适用于金属之间的连接密封。(2)钎焊：这种方法可以将金属和非金属的不同材质物体连接密封在一起，但要求二者的热膨胀系数相同或者相差甚微，否则钎焊后在温度稍有变化时将在连接密封处出现开裂，这种方法形成的连接密封，还受钎料熔点的温度限制，使用温度只能在1000℃以下，不能在1300℃以上的高温下使用。(3)粘接：这种连接密封方法也可以将金属和非金属两个不同材质的物体连接密封在一起，但在高温或温度有较大变化时，如果二者的热膨胀系数相差悬殊，就会在粘接密封处产生裂纹，使连接密封遭到破坏，特别是在高温高压的情况下，将会因裂纹处的洩漏，而引发严重事故。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的连接密封技术中，不能在高温(1300℃以上)、高压(4.0Mpa以上)下，将两种热膨胀系数相差悬殊的物体可靠的连(粘)接密封的技术难题。

本发明的技术方案如下

一种将热膨胀系数相差悬殊的两个不同材质的物体可靠的粘接密封在一起的方法，能够在高温或温度变化较大的情况下，在粘接也不产生裂纹，是以热膨胀系数逐渐过渡为技术基础而实现的。经过理论计算和实验证明：当两种不同材质的物体，其热膨胀系数相差值小于2×10^-6α/℃^-1时，粘接这两种不同材质的胶粘剂与被粘物体表面之间形成的结合键就不会在高温或温度变化较大时，因热膨胀系数的不同而被破坏。据此，计算出拟粘结密封的两种物体材质的热膨胀系数的差值，选用热膨胀系数在二者之间、长期使用温度在1400℃以上的无机高温胶粘剂，加入不同数量的、由超细金属粉、超细金属氧化物粉和结合剂配制成的“热膨胀系数调解剂”作为填料，制成热膨胀系数逐渐变化、依次相差小于1.7×10^-6～2.0×10^-6α/℃^-1的“系列无机高温胶粘剂”。用这种“系列无机高温胶粘剂”作被粘接密封的两个物体之间的“过渡层”，从而将这两个热膨胀系数相差悬殊的不同材质物体可靠的粘接密封在一起，在高温或温度变化大的情况下，两个被粘接密封的物体之间也不会出现裂纹。

粘接密封方法如下：将热膨胀系数较小的第一个被粘接密封物体表面進行化学表面处理后，塗上一层热膨胀系数与之相差大于1.7×10^-6，而小2.0×10^-6α/℃^-1的第一层无机高温胶粘剂，固化后在其上面再塗上热膨胀系数大于第一层1.7×10^-6α/℃^-1，小于2.0×10^-6α/℃^-1的第二层无机高温胶粘剂並進行固化处理，以此类推。直至最后一层无机高温胶粘剂的热膨胀系数与第二个被粘接密封物体的热膨胀系数之差小于1.7×10^-6～2.0×10^-6α/℃^-1为止。将热膨胀系数较大的第二个被粘接密封物体表面進行化学处理后，用这种热膨胀系数与第二个被粘体之间的差值小于1.7×10^-6～2.0×10^-6α/℃^-1的无机高温胶粘剂粘接並固化，从而形成自热膨胀系数较小的第一个被粘物体表面起，相邻层面的不同物体(即一系列无机高温胶粘剂涂层)的热膨胀系数之差均小于1.7×10^-6～2.0×10^-6α/℃^-1的“过渡层”。实践证明，这个“过渡层”可使热膨胀系数相差一倍以上的不同材质的物体在1350℃以上的高温、6.5MPa高压条件下，粘接密封处不产生裂纹，不泄漏。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施方法作進一步说明：

图1为热膨胀系数为7.3×10^-6α/℃^-1的第一个被粘接体“刚玉陶瓷管”和热膨胀系数为13.2×10^-6α/℃^-1的第二个被密封粘接体“不锈钢管”。

图2为刚玉陶瓷管和不锈钢管粘接密封好的剖面图

实施例：