[发明专利]陶瓷、金属异种材料连接的方法及陶瓷表面处理工艺

说明书

本发明属于陶瓷材料及异种材料连接领域，特别是涉及一种陶瓷、金属异种材料连接的方法及陶瓷表面处理工艺。陶瓷、金属异种材料连接的方法，该方法包括以下步骤：S1、混合钎料焊膏的制备；S2、陶瓷与金属表面的处理；S3、陶瓷表面的焊膏涂覆及处理；S4、涂覆焊膏并处理后的陶瓷与处理后金属的连接。本发明利用玻璃与陶瓷之间良好的物理化学相容性，采用玻璃‑金属复合粉末对陶瓷母材进行表面处理，提高表面处理层与陶瓷母材之间的结合强度，同时保证金属钎料可以良好润湿表面处理层，进而实现金属钎料对陶瓷及陶瓷/金属异种材料的良好连接。

技术领域

本发明属于陶瓷材料及异种材料连接领域，特别是涉及一种陶瓷、金属异种材料连接的方法及陶瓷表面处理工艺。

背景技术

陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。但是由于陶瓷加工性能差、抗冲击能力弱，加工制造大尺寸复杂零件困难，难以单独作为结构部件来使用，通常需要和金属连接在一起，组成陶瓷和金属复合材料来使用。陶瓷与金属的原子结构不同，陶瓷材料主要由离子键和共价键组成，大部分陶瓷导电性很差或者不导电，而金属材料主要是由金属键组成，具有良好的导电性能。由于金属和陶瓷连接时存在键型的转换和匹配，二者几乎不浸润，同时陶瓷材料与金属材料之间的热膨胀系数相差较大，因此通过普通的焊接很难得到具有良好接头强度的接头。

现如今较为成熟的连接金属与陶瓷的方法之一就是钎焊方法。陶瓷材料与金属材料之间的钎焊通常分为直接钎焊和间接钎焊。直接钎焊是直接采用含有活性金属元素的钎料进行连接，通过活性元素与陶瓷表面反应，在陶瓷表面产生新的产物来增加陶瓷与金属之间的润湿性，从而达到焊接目的。但是由于直接钎焊法对钎料与陶瓷母材之间的反应有硬性要求，在实际焊接中很难实现每一种陶瓷均能找到与之匹配的活性钎料，所以直接钎焊法的应用范围有一定的局限性。间接钎焊法需要先对陶瓷表面进行金属化处理。陶瓷金属化是指在陶瓷表面预制一层金属薄膜，进而改善金属钎料对陶瓷母材的润湿性，实现陶瓷及陶瓷/金属之间的良好连接。但是常用的化学镀方法和磁控溅射方法得到的金属薄膜与陶瓷母材之间的结合力一般都比较小，得到的接头强度也相应较小。为了实现有效连接，对金属薄膜的厚度也会有一定限制，其操作要求与成本相应也会较高。

相比金属基钎料和胶粘剂，玻璃与陶瓷的化学键相似、化学相容性好。此外，玻璃的热膨胀系数、粘度、流动性及熔融特性等性质均可在较大范围内调控，进而实现与陶瓷母材的更好匹配。因此，玻璃在陶瓷连接中也得到了广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷、金属异种材料连接的方法及陶瓷表面处理工艺，可以有效解决陶瓷材料与金属材料连接时直接钎焊应用的局限性与间接钎焊陶瓷表面金属化层结合力较弱的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

陶瓷、金属异种材料连接的方法，该方法包括以下步骤：

S1、混合钎料焊膏的制备；

S2、陶瓷与金属表面的处理；

S3、陶瓷表面的焊膏涂覆及处理；

S4、涂覆焊膏并处理后的陶瓷与处理后金属的连接。

所述混合钎料焊膏的制备工艺，工艺步骤如下：

A、按质量分数，取金属粉和玻璃粉；

B、将金属粉和玻璃粉混合，采用湿磨法研磨，烘干后得混合钎料粉；

C、取混合钎料粉加入松油醇，调成混合钎料焊膏。

所述混合钎料焊膏的制备工艺，A中，金属粉的质量分数为70％-98％，玻璃粉的质量分数为2％-30％。