[发明专利]不锈钢与碳化硅陶瓷的连接方法及制得的连接件

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属与陶瓷的连接方法及制得的连接件，尤其涉及一种不锈钢与碳化硅陶瓷的连接方法及制得的连接件。

背景技术

不锈钢在常温下具有较好的耐腐蚀性能，被广泛应用于制造各种工程结构和机械零件。然而，当在高温、腐蚀性等较为恶劣的环境下使用时，不锈钢的耐腐蚀性、耐磨性、抗冲蚀性、耐高温性能等已经很难满足现代生产技术的进一步需求。而碳化硅陶瓷具有硬度高、高温抗腐蚀、耐磨损、抗冲蚀等优点，因此，不锈钢和碳化硅陶瓷连接在一起制备成复合结构，对于不锈钢在恶劣环境中应用具有非常重要的意义。

目前，实现不锈钢与碳化硅陶瓷的连接主要是在两者间添加中间单层或多层金属层，在高温下实现两者的扩散连接。采用单层金属层难于形成热膨胀系数的阶梯式变化，在降低热应力上作用有限，不锈钢与碳化硅陶瓷的结合力欠佳。而目前采用的多层金属层更注重中间金属层的活性和相互间的反应，未能充分考虑到热膨胀系数要形成阶梯式变换，不能大幅降低热应力。另外，采用三层以上的中间金属层还会造成中间金属层的制备难度加大，增加成本。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种易于实现的、可获得较高连接强度的不锈钢与碳化硅陶瓷的连接方法。

另外，还有必要提供一种由上述连接方法制得的连接件。

一种不锈钢与碳化硅陶瓷的连接方法，包括以下步骤：

提供一不锈钢件、一碳化硅陶瓷件、一钼箔及一钛箔；

对该不锈钢件、碳化硅陶瓷件、钼箔及钛箔分别进行打磨和清洗；

将碳化硅陶瓷件、钼箔、钛箔及不锈钢件放入一连接模具中，使钼箔和钛箔夹放在碳化硅陶瓷件与不锈钢件之间，并且钼箔与碳化硅陶瓷件相邻，钛箔与不锈钢件相邻；

将连接模具放入一热压烧结炉中，在保护气氛下对工件进行固相扩散连接；

待冷却后取出不锈钢与碳化硅陶瓷的连接件。

一种不锈钢与碳化硅陶瓷的连接件，包括一不锈钢件、一碳化硅陶瓷件及连接该不锈钢件与该碳化硅陶瓷件的连接层，该连接层包括一第一过渡层、一钼层、一第二过渡层、一钛层及一第三过渡层，该第一过渡层位于碳化硅陶瓷件与钼层之间，第一过渡层主要由钼与碳的化合物、钼与硅的化合物组成，该第二过渡层位于钼层与钛层之间，第二过渡层主要由钼钛固熔体及钼钛金属间化合物组成，该第三过渡层位于钛层与不锈钢件之间，第三过渡层主要由钛与铁的固熔体、铁钛金属间化合物组成。

相较于现有技术，上述不锈钢与碳化硅陶瓷的连接方法在热压烧结炉中通过施加钼箔和钛箔作为中间介质层，实现碳化硅陶瓷件与不锈钢件的固相扩散连接。在碳化硅陶瓷件一侧施加膨胀系数与碳化硅陶瓷相近的钼箔作为连接介质，钼与碳化硅陶瓷较容易发生反应结合，在不锈钢一侧施加热膨胀系数与不锈钢相近的钛箔作为连接介质，且钛的膨胀系数介于不锈钢与钼之间，同时钛与钼能实现良好结合；如此，碳化硅陶瓷、钼、钛、不锈钢的热膨胀系数逐渐增大，形成了碳化硅陶瓷至不锈钢的阶梯式变化，有效降低了热应力，提高了结合力。且各金属间产生的金属间化合物较少，不会造成结合强度下降。

附图说明

图1为本发明较佳实施例不锈钢与碳化硅陶瓷的连接方法原理图。

图2为本发明较佳实施例的不锈钢与碳化硅陶瓷的连接件的剖面示意图。

主要元件符号说明

不锈钢与碳化硅陶瓷的连接件   10

碳化硅陶瓷件                 20

不锈钢件                     30

钼箔                         40

钛箔                         50

连接模具                     70

上压头                       72

下压头                       74

中模                         76

连接层                       80

第一过渡层                   81

钼层                         82

第二过渡层                   83

钛层                         84

第三过渡层                   85