[发明专利]合金迁移烧结方法

说明书

本发明涉及合金迁移烧结方法，通过将不可烧结的固体成分与适当的合金化添加剂表面涂层结合，可制得烧结态的固体材料。本发明提供的方法可制造各种不可烧结材料的固体材料，而不仅仅限于电池的电极。

低共熔组合物的熔融（fusion）是众所周知的现象。熔融的意思一般与熔化相同。低共熔组合物的熔融是指这样一种现象，即：两种材料的结合物在远远低于这两种材料各自的熔点温度的特定温度下熔化。这样，随着第二种材料的加入，第一种材料的熔点下降，直到达到所称的低共熔点（entectic  meltins  point）。低共熔点是特定的组合物的最低的熔化温度。从低共熔点组成之后，由于第二种组分的继续加入，两组分的比例增加，合金的熔点又上升。出现最低的熔点温度时的组合物称之为低共熔组合物，该组合物成分用两组分的百分比或被合金化材料的百分比表示。

本发明主要应用了典型的和众所周知的低共熔组合物。所使用的低共熔成分是：37%铅和63%锡，其低共熔点为361°F。

但是，通过添加适宜的合金化添加剂，有许多其它元素和材料可制得低共熔组合物。这些材料包括大量的含铁金属材料，例如：镍钒钢、耐火材料、某些陶瓷等等。

由于一种材料与另一种合金化添加剂结合形成的低共熔组合物的低共熔点低于所述的材料或合金化添加剂的熔点。因此，当含有一种材料和合金化添加剂的组合物升温时，它将首先到达该两种材料的组合物的低共熔点，并且该混合物开始熔化。当混合物熔化时，它首先变得润湿，然后才形成一定量的低共熔组合物的流体。这种现象在本发明中是特别需要了解和认识的。本发明以一种人们意想不到的方式来利用这一现象，在正确的可控制的条件下，使得主要是第一种材料或元素的材料与少量的另一种材料或元素，该材料或元素是第一种材料的合金化添加剂一起来制得固体组合物。

本发明是针对这样的情况的，即希望用一般不可烧结的材料制得该材料的烧结态固体材料。由烧结材料制得的固体材料，一般都非常脆，且有高隙度和高有效表面积，这一特点对于象铅酸电池的负极这种使用场合十分有用。铅酸电池的负极用元素铅作为其活性组分，当然，正极用氧化铅作为其活性组分，电极间的电偶置于酸性电解质中才能发挥作用。

本发明的其他目的也可以针对任何下述的场合，即：由一种材料和一种合金化添加剂形成一低共熔组合物，低共熔点时形成的液体和由此得到的湿润的低共熔混合物可以用来使相邻的湿润的或熔化的区域相互结合在一起。由于低共熔组合物的这种性质，所以如果维护低共熔组合物的湿润区和熔化区的温度保持略高于低共熔点，则合金化添加剂向材料的扩散将继续进行。随着合金化添加剂在熔化区的减少，合金化添加剂与第一种材料的比例改变。这使得此比例的组合物的熔点升高，使此组合物开始：“冻结”或“再固化”，因为这时的温度已低于其的熔点。当然，我们知道，此处的“冻结”和“再固化”的是指这样的组合物，相对于室温来说，它们有非常高的熔点。

在任何情形下利用上述讨论的现象，都可提供一种途径，通过这种途径，可使表面处理、表面焊接、表面连接（在一定场合也叫封接）获得成功。

这样，本发明可提供烧结态固体材料，其虽然脆，但可以自行支撑，更一般地，本发明可提供一种烧结态的固体材料，其可固着于一些支撑构件上。实际上，本发明可用于这样的场合，即：烧结态的固体材料在一个有界的空间（bounded  volume）中形成，以使伸入这空间内的两个表面连接在一起。一个典型的例子是在tinker屏障的感应中使两相对表面或线材的两面通过合适的粘合剂粘接在一起。

实际上，很容易想到合金化添加剂在某些条件下是那些不可烧结的材料的掺杂剂。而也可象抑制枝晶（dendrite  suppression）在掺杂性能改善一样成为材料性能的修正物。合金化添加剂确实可作为合金熔点的修正物，使合金湿润和熔化区的熔点改变。这样，由原本不可烧结材料获得烧结态的固态材料的生产方法可由下面的本发明得到。耐火材料，如用在X光管中的靶极可用此法生产。已知这种靶极是不可烧结的，而加入少量添加剂，可促进X光管的生产且无害。

参考实施本发明的几个典型实施例，正面对本发明进行描述。