[发明专利]氧化锆烧结体的粘结方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粘结氧化锆烧结体的方法，尤其涉及一种利用微波局部加热效应粘结氧化锆陶瓷烧结体的方法。

背景技术

氧化锆陶瓷制品在制备较大尺寸构件时，需要一种高效可靠的陶瓷粘结技术，但目前尚缺乏这样一种简便、可行的陶瓷粘结技术。传统的金属钎焊和陶瓷中间相反应烧结等方法均需要对于整个被加工构件进行整体加热，这就使得被加工的构件如果是超大型尺寸时，几乎成为实践中的不可能，因为在粘结过程中，所使用的加热炉的炉膛尺寸必须要大于比被加工的构件，还要保证在如此大的空间内加热均匀，而且整个粘结过程耗时极长，一般不低于6小时，所以在生产实践中这样的苛刻条件是很难实现的。

以高分子材料为粘结相的粘结方法虽然具有工艺简单、效率高和成型性能好的特点，但是粘接得到的接头强度相对较低、耐热性差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单，接头强度大，耐热性好，粘结效率高的氧化锆陶瓷的粘结方法。

本发明粘结氧化锆烧结体的方法，具有如下步骤。

(1)制备中间相：按原料组分及其重量百分比含量为SiC 50～70wt％，ZrO₂：30～50wt％进行配料；球磨2小时，干燥并研磨成粉料后过160目筛，以无水乙醇分散后调整固相含量为25～45wt％；

(2)将步骤(1)制备的中间相均匀涂覆在氧化锆陶瓷待粘结面上，将两粘结面对接后于空气中干燥；

(3)将干燥后的构件进行微波处理：先于微波1000W功率照射20-30min，再转换成2000W功率继续照射20-30min，最后于3000W功率下照射10-40min，自然冷却至室温。

所述步骤(1)的原料组分及其重量百分比含量为为SiC 60wt％，ZrO₂：40wt％，以无水乙醇分散后调整固相含量为45wt％。

本发明的有益效果是提供了一种工艺简单，接头强度大，耐热性好，粘结效率高的氧化锆陶瓷的粘结方法。并能够通过改变中间相的配方来调整粘结温度，整个粘结过程耗时短、效率高、节约了能源消耗，也简化了对设备的要求。

具体实施方式

本发明采用的碳化硅和氧化锆原料为95％的化学纯原料。通过技术方案的中间相，在微波作用下对氧化锆陶瓷进行粘结。室温下干燥后根据陶瓷构件的形状和质量来决定粘结过程中施加压力的大小，微波照射后构件自然冷却即可。本发明利用微波的空间选择性和整体加热的特性进行粘结，中间相为氧化锆、碳化硅的混合物，碳化硅具有不同于氧化锆的微波吸收特性，可以在被粘结处局部产生高温，且在微波作用下，粘结界面上的碳化硅被整体加热，可以在很短时间内达到一个很高的温度以完成粘结。在加热过程中碳化硅发生氧化反应SiC+2O₂→SiO₂+CO₂，此反应过程中除了生成了一定的氧化硅液相外还同时伴随着一定的体积膨胀，可以有效促进粘结面中凹凸部位的粘结。

反应过程中生成的氧化硅对微波近乎是透明的，在微波作用下不会发热，因此也起到一定的控制粘结温度的作用，通过调整碳化硅的含量也可以进而控制粘结时的界面温度。

配方中氧化锆的作用，在于促进碳化硅中的硅元素向氧化锆基体中扩散以形成良好的粘结，同时碳化硅分解后生成的氧化硅也可以与氧化锆反应生成锆英石进一步增强粘结效果。

使用微波进行粘结，在粘结过程中可以有选择性地加热被粘结部位，而不需要对整个构件进行加热，同时微波的整体加热特性使得被粘结部位的温度升高速率也是传统加热方式所不及的。

实施例一

被粘结构件为20×20×5mm的长方体，材质为85氧化锆烧结体。配置的中间相为SiC：60wt％；ZrO₂：40wt％。球磨2小时后干燥并研磨成粉料，过160目筛，以无水乙醇分散后调整固相含量为45wt％。将上述中间相均匀涂覆于氧化锆陶瓷的待粘结面，两粘结面对接后于空气中干燥。将干燥后的构件施加100g压力并进行微波处理：微波1000W功率照射20min，再转换成2000W功率继续照射20min，最后在3000W下照射15min，自然冷却至室温。

对粘结界面进行扫描电镜观察，可见连接界面处结合紧密，中间相与基体颗粒相互交织镶嵌形成了良好的界面连接。扫描电子能谱显示出中间层的Si元素已经扩散到了基体材料当中。

实施例二