[发明专利]一种多孔氮化硅陶瓷的表面金属化方法

权利要求书

1.一种多孔Si₃N₄陶瓷表面金属化方法，其特征在于步骤如下：

1）金属化粉末制备：将粒径为20 nm~80 nm的纳米Si₃N₄颗粒、粒径为10 μm~100 μm Si粉、粒径为10 μm~100 μm Ti粉进行球磨混合4~6 h，其中Si₃N₄的质量百分比为1~10 wt.%，Si粉的质量百分比为1~10 wt.%，余量为Ti粉；

2）基材的选用与处理：选用孔隙率为20%~70%的多孔氮化硅陶瓷作为基材，将待金属化处理的基材表面进行打磨抛光处理后的多孔氮化硅陶瓷表面，并在丙酮溶液中超声清洗15min~20 min；

3）金属化粉末的涂覆与控制：将步骤1）中处理后的金属化粉末涂覆在步骤2）中处理后的基材表面，金属化粉末的涂覆为干性涂覆，将干燥的金属化粉末敷于基材表面，金属化粉末的涂覆厚度控制在100~500 μm之间，金属化粉末的涂覆厚度经微型模具控制；

4）表面金属化处理：将步骤3）中涂覆金属化粉末的多孔氮化硅陶瓷置于加热装置上，在惰性气氛的保护下进行加热，控制加热温度为200~500 ℃；在控制并持续保持加热的情况下对涂覆金属化粉末的多孔氮化硅陶瓷进行激光熔覆，采用脉冲Nd:YAG激光器进行激光熔覆，激光器的激光电流为100~160 A，激光脉宽为6.0~8.0 ms，扫描速度为600~700 mm/s，焦距为170~180 mm在多孔氮化硅陶瓷表面形成涂层，至熔覆过程结束停止加热并冷却至室温，即完成多孔氮化硅陶瓷的表面金属化。

2.根据权利要求1所述的一种多孔Si₃N₄陶瓷表面金属化方法，其特征在于：步骤1）中金属化粉末制备时：纳米Si₃N₄颗粒的粒径为20 nm~50 nm、Si粉的粒径为20 μm~50 μm、Ti粉的粒径为20 μm~50 μm，其中Si₃N₄的质量百分比为1.5~3wt.%，Si粉的质量百分比为1.5~3wt.%，余量为Ti粉；步骤2）中选用孔隙率为45%~60%的多孔氮化硅陶瓷作为基材；步骤3）中金属化粉末的涂覆厚度为200~400 μm之间；步骤4）中控制加热温度为300~500℃。

3.根据权利要求1所述的一种多孔Si₃N₄陶瓷表面金属化方法，其特征在于：在步骤4）处理过程中始终将多孔氮化硅陶瓷在惰性气氛的保护下进行加热与熔覆。

4.根据权利要求1所述的一种多孔Si₃N₄陶瓷表面金属化方法，其特征在于：在步骤4）中完成熔覆过程后，继续保持惰性气氛直至基材冷却至室温。

5.根据权利要求1或4中任一权利要求所述的一种多孔Si₃N₄陶瓷表面金属化方法，其特征在于：所述步骤4）中惰性气氛选用氩气、氦气中任一种惰性气体作为保护气体。

6.根据权利要求1所述的一种多孔Si₃N₄陶瓷表面金属化方法，其特征在于：步骤4）中的加热装置为电阻辐射加热装置，红外加热装置或者高频感应加热装置。

7.根据权利要求6所述的一种多孔Si₃N₄陶瓷表面金属化方法，其特征在于：步骤4）中选用的加热装置为加热台。