[发明专利]一种焊接方法和应用

说明书

本发明提供一种焊接方法和应用，焊接方法包括：将金属氧化物与合金紧贴后，升压升温至预设压力和预设温度；向所述金属氧化物与合金施加电场，得到金属氧化物‑合金焊接产物；其中，所述金属氧化物与正极连接，所述合金与负极连接。该焊接方法能够在低温的条件下实现金属氧化物与合金的快速焊接，并且在两者焊接的接口处不会生成合金金属的氧化物从而有效提高两者焊接接口的强度。

技术领域

本发明涉及一种焊接方法和应用，属于焊接技术领域。

背景技术

金属氧化物，例如氧化锆(ZrO₂)和氧化铝(Al₂O₃)等因为具有良好的力学性能，例如高强度以及断裂韧性，良好的化学稳定性和生物相容性而被用作生物材料，用来制造医疗器件、人造骨骼、牙齿等。然而，由于其脆性以及焊接可靠性差而导致其不能满足在生物方面的应用，因此通常需要与金属结合在一起使用以弥补其这方面的缺点。合金，例如钛合金由于其良好的生物相容性、抗腐蚀以及高的比强度而作为医疗以及生物材料领域最常见的金属材料。因此，氧化物与合金的焊接体已被广泛应用于制备生物材料和医学器件。

目前关于氧化物与合金之间的焊接大多是在一定高温下通过直接的扩散焊接进行的，且需要较长的焊接时间且焊接强度不佳。以ZrO₂和钛合金的焊接而言，由于钛元素具有很强的活性，并且其对氧有很强的亲和性，焊接时ZrO₂中的氧元素和钛合金中的钛元素在高温下极易相互扩散并且发生化学反应而导致在ZrO₂和钛合金之间的界面生成一层钛元素的氧化物，而生成的钛的氧化物具有很高的脆性而导致接口强度较低，因此在焊接时应该尽可能的避免形成钛氧化物。虽然通过钎焊的方法在一定程度上能够降低了焊接所需的温度，同时能够避免钛氧化物的生成，然而由于使用钎料，引入了外来元素，导致其与所植入环境的生物相容性较差。

发明内容

本发明提供一种焊接方法和应用，该焊接方法能够在低温的条件下实现金属氧化物与合金的焊接，并且在两者焊接的接口处不会生成合金金属的氧化物，从而有效提高两者焊接接口的强度。

本发明提供一种焊接方法，包括：

将金属氧化物与合金紧贴后，升压升温至预设压力和预设温度；

向所述金属氧化物与合金施加电场，得到金属氧化物-合金焊接产物；

其中，所述金属氧化物与正极连接，所述合金与负极连接。

如上所述的焊接方法，其中，所述预设温度为T且600≤T≤1000℃。

如上所述的焊接方法，其中，所述预设压力为P且P≥1Mpa，并且P小于所述金属氧化物的抗压强度和所述合金的抗压强度。

如上所述的焊接方法，其中，所述电场的保持时间为0.5s-30min。

如上所述的焊接方法，其中，所述将金属氧化物与合金紧贴前，还包括：

打磨所述金属氧化物的表面和合金的表面，使所述金属氧化物的表面粗糙度和合金的表面粗糙度至10μm以下。

如上所述的焊接方法，其中，所述金属氧化物选自氧化锆、氧化铝、氧化锆-氧化铝复合物中的一种。

如上所述的焊接方法，其中，所述合金选自钛合金、镍合金、铝合金中的一种。

如上所述的焊接方法，其中，所述金属氧化物-合金焊接产物的接口强度为39-133MPa。

本发明还提供一种金属氧化物-合金焊接产物，按照上述任一所述焊接方法得到。

本发明还提供一种上述任一所述的金属氧化物-合金焊接产物在生物材料、医学器件和航空材料中的应用。

本发明的实施，至少包括以下优势：