[发明专利]一种ZrO2

权利要求书

1.一种电场辅助ZrO₂陶瓷与金属的低温快速烧结连接方法，其特征在于，步骤如下：将表面机械抛光并超声清洗的金属基板、金属箔，与含有气孔的ZrO₂生坯由下至上依次放置在真空炉中的下电极上，抽真空至10^-2 ~ 10^-5 Pa，将炉体加热至目标温度600 ~ 1200℃后旋下上压头，利用上下电极对样品组施加0.1 ~ 10 MPa的单轴压力，然后打开交流电源开关，先对ZrO₂/金属箔/金属基板施加交流电场，持续3 s ~ 30 min后，关闭交流电源开关并立即打开直流电源开关，再对ZrO₂/金属箔/金属基板持续输出3 s ~ 30 min的直流电场后关闭直流电源开关，然后以1 ~ 20℃/min的速度将炉体冷却至室温，得到ZrO₂陶瓷与金属基板的连接件；

所述金属箔为高温下能与Zr形成金属间化合物界面反应相的纯金属或合金；所述金属基板为高温下能与所用金属箔形成固溶体或金属间化合物界面反应相的纯金属或合金；

所述的交流电场的起始电场强度有效值为50 ~ 300 V/cm，电流密度有效值为50 ~300 mA/mm²，频率为10 ~ 5000 Hz；所述的直流电场的起始电场强度为5 ~ 300 V/cm，电流密度为5 ~ 300 mA/mm²，其中金属基板接电源负极，ZrO₂陶瓷连接电源正极；

所述ZrO₂生坯是由掺杂3 ~ 15 mol% Y₂O₃、MgO或CaO稳定剂的ZrO₂粉体在≥100 MPa的压力下压制而成的含有气孔的ZrO₂坯体。

2.根据权利要求1所述的一种电场辅助ZrO₂陶瓷与金属的低温快速烧结连接方法，其特征在于，所述金属箔为铜箔、72Ag28Cu (wt.%)合金或Sn3.0Ag0.5Cu (wt.%)合金。

3.根据权利要求1所述的一种电场辅助ZrO₂陶瓷与金属的低温快速烧结连接方法，其特征在于，所述金属基板为304不锈钢基板、镍基高温合金GH3128或纯金属Ni。

4.一种如权利要求1-3任一项权利要求所述方法制备的ZrO₂陶瓷与金属基板的连接件。

5.一种电场辅助ZrO₂陶瓷与金属的低温快速烧结连接装置，其特征在于，所述装置包括高温真空炉和电源系统，所述高温真空炉由上压头（1）、上电极（2）、ZrO₂陶瓷生坯（3）、金属箔（4）、金属基板（5）、下电极（6）、导线（7）和炉体（12）组成，所述电源系统包括交流电源（8）和直流电源（9），所述交流电源（8）连接交流电源开关（10），所述直流电源（9）连接直流电源开关（11）,其中上压头（1）可以自由升降并对上电极（2）施加压力；所述金属箔为高温下能与Zr形成金属间化合物界面反应相的纯金属或合金；所述金属基板为高温下能与所用金属箔形成固溶体或金属间化合物界面反应相的纯金属或合金。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述上电极（2）和下电极（6）的材质为石墨，所述导线（7）为耐高温金属丝。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述耐高温金属丝为钼或铂。