[发明专利]碳钢与氧化锆陶瓷的连接方法及制得的连接件

权利要求书

1.一种碳钢与氧化锆陶瓷的连接方法，包括以下步骤：

提供一待连接的碳钢、一氧化锆陶瓷及一钛箔；

对该钛箔、碳钢及氧化锆陶瓷的待连接表面进行打磨、清洗并吹干；

提供一石墨模具，该模具包括上压头、下压头及中模；

将该钛箔、碳钢及氧化锆陶瓷放入石墨模具中，使钛箔夹放在碳钢与氧化锆陶瓷之间，并且用所述上、下压头压紧；

将该石墨模具放入一放电等离子体烧结设备的炉膛中，开启直流脉冲电源，以对碳钢及氧化锆陶瓷施加脉冲电流而进行放电等离子体连接，设置工艺参数为：轴向压力为10～50MPa，升温速率为50～600℃/min，连接温度为800～1100℃，保温时间为10～50分钟，炉膛内的真空度为6～10Pa；

待冷却后取出碳钢与氧化锆陶瓷的连接件。

2.如权利要求1所述的碳钢与氧化锆陶瓷的连接方法，其特征在于：所述温度为800～1100℃时，对应施加的脉冲电流强度为500～4500A。

3.如权利要求1所述的碳钢与氧化锆陶瓷的连接方法，其特征在于：所述升温速率为50～300℃/min。

4.如权利要求1所述的碳钢与氧化锆陶瓷的连接方法，其特征在于：所述连接温度为850～1050℃，保温时间为10～30分钟。

5.如权利要求1所述的碳钢与氧化锆陶瓷的连接方法，其特征在于：所述钛箔的厚度为0.1～0.5mm。

6.如权利要求1所述的碳钢与氧化锆陶瓷的连接方法，其特征在于：所述打磨是使用400～800目的金相砂纸对钛箔、碳钢及氧化锆陶瓷打磨；所述清洗指用稀盐酸或稀硫酸溶液进行清洗。

7.如权利要求1所述的碳钢与氧化锆陶瓷的连接方法，其特征在于：该放电等离子体烧结设备包括有正、负电极，所述上压头和下压头分别与该正、负电极对准连接。

8.一种碳钢与氧化锆陶瓷的连接件，其特征在于：该碳钢与氧化锆陶瓷的连接件包括一碳钢件、一氧化锆陶瓷件及连接该碳钢件与该氧化锆陶瓷件的连接部，该连接部包括一第一过渡层、一钛金属层及一第二过渡层，该第一过渡层位于该碳钢件与该钛金属层之间，该第一过渡层位于该氧化锆陶瓷件与该钛金属层之间，该第一过渡层由钛与铁的固熔体及钛铁金属间化合物组成，该第二过渡层主要由钛氧化合物、钛锆化合物组成。

9.如权利要求8所述的碳钢与氧化锆陶瓷的连接件，其特征在于：该第二过渡层还包含有钛锆固熔体。

10.如权利要求8所述的碳钢与氧化锆陶瓷的连接件，其特征在于：该第一过渡层和第二过渡层的厚度均为5～30μm。

11.如权利要求10所述的碳钢与氧化锆陶瓷的连接件，其特征在于：该第一过渡层和第二过渡层的厚度均为10～20μm。

12.如权利要求8所述的碳钢与氧化锆陶瓷的连接件，其特征在于：该碳钢与氧化锆陶瓷的连接件的碳钢/氧化锆陶瓷界面的剪切强度为80～150MPa。