[发明专利]不锈钢与氧化锆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，尤其涉及一种不锈钢与氧化锆陶瓷复合件及其制造方法。

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，在高温、腐蚀性等较为恶劣的环境下，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。而氧化锆陶瓷具有硬度高、高温抗腐蚀、耐磨损、抗冲蚀等优点。因此，不锈钢和氧化锆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，实现不锈钢与氧化锆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不锈钢与氧化锆陶瓷复合件。

另外，还有必要提供一种制造上述复合件的制造方法。

一种不锈钢与氧化锆陶瓷复合件，该不锈钢与氧化锆陶瓷复合件包括不锈钢件、氧化锆陶瓷件及连接该不锈钢件与该氧化锆陶瓷件的连接部，该连接部包括第一过渡层、钼层、第二过渡层、镍层及第三过渡层，该第一过渡层位于氧化锆陶瓷件与钼层之间，第一过渡层主要由镍钼金属间化合物、锆镍金属间化合物、镍钼固溶体、锆镍固溶体组成，该第二过渡层位于钼层与该镍层之间，第二过渡层主要由钼镍固熔体及钼镍金属间化合物组成，该第三过渡层位于镍层与不锈钢件之间，第三过渡层主要由镍铁金属间化合物及镍铁固熔体组成。

一种不锈钢与氧化锆陶瓷复合件的制造方法，包括以下步骤：

提供一不锈钢件、一氧化锆陶瓷件、一钼箔及一镍箔；

对该氧化锆陶瓷件、不锈钢件、钼箔及镍箔分别进行打磨和清洗；

在该氧化锆陶瓷件表面沉积镍金属层；

将氧化锆陶瓷件、钼箔、镍箔及不锈钢件放入一连接模具中，使钼箔和镍箔夹放在氧化锆陶瓷件与不锈钢件之间，并且钼箔与氧化锆陶瓷件上的镍金属层相邻，镍箔与不锈钢件相邻；

将连接模具放入一热压烧结炉中，在保护气氛下进行固相扩散连接；

待冷却后取出不锈钢与氧化锆陶瓷复合件。

上述不锈钢与氧化锆陶瓷复合件的制造方法在热压烧结炉中通过施加钼箔和镍箔作为中间介质层，实现氧化锆陶瓷件与不锈钢件的固相扩散连接。在氧化锆陶瓷件一侧施加膨胀系数与氧化锆陶瓷相近的钼箔作为连接介质，钼与氧化锆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镍箔作为连接介质，且镍的膨胀系数介于不锈钢与钼之间，同时镍与钼能实现良好结合；如此，氧化锆陶瓷、钼、镍、不锈钢的热膨胀系数逐渐增大，形成了氧化锆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的不锈钢与氧化锆陶瓷复合件的剖面示意图。

图2为制造图1所示的不锈钢与氧化锆陶瓷复合件的设备示意图。

主要元件符号说明

不锈钢与氧化锆陶瓷复合件    10

氧化锆陶瓷件                20

不锈钢件                    30

钼箔                        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

钼层                        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