[发明专利]一种金属膜复合型特种陶瓷及其表面金属化工艺

说明书

本发明提出了一种金属膜复合型特种陶瓷及其表面金属化工艺，该特种陶瓷包括自下而上依次设置的氧化铝陶瓷基体、润湿强化层、金属膜层，其中，氧化铝陶瓷基体组成成分包括X_mB_n、Y_mSi_n、纤维负载性材料、α‑Al₂O₃，润湿强化层由树脂/溶胶复合材料制成，金属膜层组成成分为RE‑Ti‑Al‑Mg‑Cu合金浆料，本发明通过对原料的合理优化配比以及辅助设计的湿润强化层，有效提高了陶瓷材料的综合力学和光电性能，具有优异的层间结合力，湿润角可小于36°，结合效果显著提高。

技术领域

本发明涉及特种陶瓷技术领域，具体涉及一种金属膜复合型特种陶瓷及其表面金属化工艺。

背景技术

陶瓷的发展史是中华文明史的一个重要的组成部分，中国作为四大文明古国之一，为人类社会的进步和发展做出了卓越的贡献。随着近代科学技术的发展，近百年来又出现了许多新的陶瓷品种。它们不再使用或很少使用粘土、长石、石英等传统陶瓷原料，而是使用其他特殊原料，甚至扩大到非硅酸盐，非氧化物的范围，并且出现了许多新的工艺。

特种陶瓷，是指具有特殊力学、物理或化学性能的陶瓷，应用于各种现代工业和尖端科学技术，所用的原料和所需的生产工艺技术已与普通陶瓷有较大的不同和发展，有的国家称之为“精密陶瓷”。

特种陶瓷按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类。在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能，如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能；以及耦合功能，如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。

为了获得性能优异的陶瓷材料，提出了一种陶瓷/金属复合材料的研究方向。陶瓷/金属复合材料具有良好的高温强度、耐磨性，同时具有导电、导热的特性，是今年发展起来的新型材料，具有广泛的应用前景。但陶瓷材料表面结构与金属材料表面结构不同，焊接往往不能润湿陶瓷表面，也不能与之作用而形成牢固的黏结，因而改善陶瓷与金属间的润湿性实现良好封接是非常关键的一步。陶瓷与金属的封接是一种特殊的工艺方法，即金属化的方法：先在陶瓷表面牢固的黏附一层金属薄膜，从而实现陶瓷与金属的焊接。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种金属膜复合型特种陶瓷及其表面金属化工艺，通过对原料的合理优化配比以及辅助设计的湿润强化层，有效提高了陶瓷材料的综合力学和光电性能，具有优异的层间结合力，湿润角可小于36°，结合效果显著提高。

一种金属膜复合型特种陶瓷，包括自下而上依次设置的氧化铝陶瓷基体、润湿强化层、金属膜层，其中，氧化铝陶瓷基体组成成分包括X_mB_n、Y_mSi_n（m、n为计量数）、纤维负载性材料、α-Al₂O₃，润湿强化层为树脂/溶胶复合材料，金属膜层组成成分为Mo-Cu-Ti-Mg-RE-Al合金浆料。

作为本发明的进一步优化，所述氧化铝陶瓷基体中硼化物X_mB_n质量百分含量占比为2-5%、硅化物Y_mSi_n质量百分含量占比为9-15%、纤维负载性材料质量百分含量占比为2-6%，α-Al₂O₃余量。

作为本发明的进一步优化，硼化物X_mB_n中X选自Zr、Hf、Mg中的一种或多种组合物，硅化物Y_mSi_n中Y选自Zr、Mo、Mg、Ca中的一种或多种组合物。