[发明专利]黄铜与碳化硅陶瓷复合件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属与陶瓷的复合件及其制造方法，尤其涉及一种黄铜与碳化硅陶瓷复合件及其制造方法。

背景技术

黄铜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，在高温、腐蚀性等较为恶劣的环境下，黄铜的耐腐蚀性、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，黄铜和碳化硅陶瓷连接在一起制备成复合结构，对于黄铜在恶劣环境中应用具有非常重要的意义。

目前，实现黄铜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，且结合力欠佳。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。

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黄铜与碳化硅陶瓷复合件。

另外，还有必要提供一种制造上述黄铜与碳化硅陶瓷复合件的制造方法。

一种黄铜与碳化硅陶瓷复合件，该黄铜与碳化硅陶瓷的复合件包括一黄铜件、一碳化硅陶瓷件及连接该黄铜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、一钛层、一第二过渡层、一镍层及一第三过渡层，该第一过渡层位于碳化硅陶瓷件与钛层之间，第一过渡层主要由钛碳化合物及硅钛化合物组成，该第二过渡层位于钛层与该镍层之间，第二过渡层主要由钛镍化合物及钛镍固溶体组成，该第三过渡层位于镍层与黄铜件之间，第三过渡层主要由镍铜固溶体及镍铜化合物组成。

一种黄铜与碳化硅陶瓷复合件的制造方法，包括以下步骤：

提供一黄铜件、一碳化硅陶瓷件、一钛箔及一镍箔；

对该碳化硅陶瓷件、黄铜件、钛箔及镍箔分别进行打磨和清洗；

将碳化硅陶瓷件、钛箔、镍箔及黄铜件放入一连接模具中，使钛箔和镍箔夹放在碳化硅陶瓷件与黄铜件之间，并且钛箔与碳化硅陶瓷件相邻，镍箔与黄铜件相邻；

将连接模具放入一热压烧结炉中，在保护气氛下进行固相扩散连接；

待冷却后取出黄铜与碳化硅陶瓷复合件。

相较于现有技术，上述黄铜与碳化硅陶瓷复合件的制造方法在热压烧结炉中通过施加钛箔和镍箔作为中间介质层，实现碳化硅陶瓷件与黄铜件的固相扩散连接。在碳化硅陶瓷件一侧施加膨胀系数与碳化硅陶瓷相近的钛箔作为连接介质，钛与碳化硅陶瓷较容易发生反应结合，在黄铜一侧施加热膨胀系数与黄铜相近的镍箔作为连接介质，且镍的膨胀系数介于黄铜与钛之间，同时镍与钛能实现良好结合；如此，碳化硅陶瓷、钛、镍、黄铜的热膨胀系数逐渐增大，形成了碳化硅陶瓷至黄铜的阶梯式变化，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黄铜与碳化硅陶瓷的制造方法原理图。

图2为本发明较佳实施例的黄铜与碳化硅陶瓷的复合件的剖面示意图。

主要元件符号说明

黄铜与碳化硅陶瓷的复合件    10

碳化硅陶瓷件                20

黄铜件                      30

钛箔                        40

镍箔                        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

钛层                        82

第二过渡层                  83

镍层                        84

第三过渡层                  85

热压烧结炉                  100

具体实施方式

请参阅图1，本发明较佳实施例的黄铜与碳化硅陶瓷的制造方法主要通过固相扩散来完成，该方法主要包括如下步骤：