[发明专利]一种适用于陶瓷/金属连接的陶瓷结合区表面改性方法

说明书

本发明公开一种适用于陶瓷/金属连接的陶瓷结合区表面改性方法，包括如下过程：在陶瓷构件表面进行磁控溅射镀膜，使陶瓷构件表面镀上金属镀膜；利用氢化钛粉对表面镀有金属镀膜陶瓷构件在真空条件下进行氢化钛烧结，在金属镀膜表面生成钛层，氢化钛烧结时，用氢化钛粉将陶瓷构件与周围填实；氢化钛烧结结束后，陶瓷/金属一体化构件制备的陶瓷结合区表面改性完成。使用该方法可在陶瓷与金属的结合区形成一层合金化过渡层，可以显著提高陶瓷结合区的表面能，改善陶瓷表面对金属材料的润性，从而提高陶瓷/金属一体化构件的接头性能和稳定性。

技术领域

本发明涉及陶瓷金属连接技术领域，尤其涉及一种适用于陶瓷/金属连接的陶瓷结合区表面改性方法。

背景技术

通过将陶瓷与金属连接为一体，以使用陶瓷与金属各自的优势所制作复合材料结构件的技术，是目前常用的一种先进的结构零件制造技术。

一般来说，陶瓷拥有极好的化学稳定性，较高的阻热性，极好的耐磨性和较高的熔点，这些优势是常规金属所难以企及的。而金属则拥有较好的综合力学性能和强度，但其高温性能有限。因而，若以金属作为基体，覆盖一层陶瓷作为保护，则可以大幅度提高金属基体的上述性能，从而达到理想的应用性能。

然而，该技术的其中一个难点在于，陶瓷与金属是两种理化特性截然不同的材料，在连接成为一体化构件时，往往会因为二者的理化特性差异(尤其是金属对于陶瓷的润湿性较差)过大，导致接头存在残余应力过大，使得金属与陶瓷之间难以产生致密的结合，接头连接强度较低、接头稳定性较差，从而减弱了金属与陶瓷的结合强度。针对这一问题，本领域内通常使用钎焊的方式进行解决。其基本思想是，依据所选择的金属与陶瓷的具体材料，选择一种合适的钎料，这些钎料应当对陶瓷和金属均有较好的附着性，以提供一层合理，致密的过渡层，达到强化金属与陶瓷连接的目的。该技术的一个主要问题在于，针对不同的金属与陶瓷材料复合，满足要求的钎焊材料并不易选取，从而制约了陶瓷与金属复合材料中，金属的材料选取的多样性，限制了有些具有良好性能的金属材料在陶瓷与金属复合材料中的应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种适用于陶瓷/金属连接的陶瓷结合区表面改性方法，本发明通过对陶瓷表面进行改性，以使得陶瓷获得高活性表面，增强陶瓷的表面能，使得与陶瓷复合的金属材料能够更好的附着于陶瓷的表面，经本发明改性后，使得在与陶瓷复合的金属材料的选取上，不会因为该金属与陶瓷以及钎焊材料的润湿性良好与否而受到限制，大大拓宽了与陶瓷复合的金属材料的选取范围，使得具有良好性能的金属材料在陶瓷与金属复合材料中能够得到较好的应用，同时避免了钎焊材料选取困难的问题。

为达到上述目的，本发明拟采用以下技术方案予以实现。

一种适用于陶瓷/金属连接的陶瓷结合区表面改性方法，包括如下过程：

在陶瓷构件表面进行磁控溅射镀膜，使陶瓷构件表面镀上金属镀膜；

利用氢化钛粉对表面镀有金属镀膜陶瓷构件在真空条件下进行氢化钛烧结，在金属镀膜表面生成钛层，氢化钛烧结时，用氢化钛粉将陶瓷构件与周围填实；

氢化钛烧结结束后，陶瓷/金属一体化构件制备的陶瓷结合区表面改性完成。

优选的，本发明面向陶瓷/金属一体化构件制备的陶瓷结合区表面改性方法还包括：对表面镀有金属镀膜陶瓷构件进行真空烧结热处理，使经磁控溅射镀膜后的陶瓷构件表面的金属镀膜晶化。

优选的，真空烧结热处理的温度为所述金属镀膜熔点的70％-90％。

优选的，对表面镀有金属镀膜陶瓷构件进行真空烧结热处理时，在烧结炉内放置有海绵钛，海绵钛用于与烧结炉内的残余氧反应。

优选的，陶瓷构件表面镀上金属镀膜的熔点在1000-1670摄氏度。

优选的，金属镀膜为钛镀膜或高熔点的含钛合金镀膜。