[发明专利]一种用于电场辅助陶瓷快速连接的装置

说明书

一种用于电场辅助陶瓷快速连接的装置，它涉及一种陶瓷快速连接的装置及其使用方法。本发明要解决现有胶接连接陶瓷存在连接强度低、高温性能差的问题，活性金属钎焊连接陶瓷存在需要高真空或还原性气氛中，且高温性能差的问题；空气反应钎焊连接陶瓷接头易产生残余应力，高温性能与耐腐蚀性不佳的问题；扩散焊接连接陶瓷存在需要高温环境，或需要引入金属中间层降低接头的高温性能的问题。一种用于电场辅助陶瓷快速连接的装置，它包括炉体、压头、电极、电源及加压设备；方法：一、抛光；二、清洗；三、装配；四、焊接；五、冷却清洗。本发明用于电场辅助陶瓷快速连接的装置及其使用。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷快速连接的装置及其使用方法。

背景技术

陶瓷材料具有硬度高，强度高，耐磨性好，耐腐蚀性好，高温性能优异等优点被广泛应用于航空航天、核电、化工、能源等诸多领域。然而，由于陶瓷材料硬度较高，很难将其加工成复杂形状，严重限制了其应用。通过将陶瓷进行连接，可以克服这些缺点，实现陶瓷连接是陶瓷材料未来大规模应用的关键使能技术。国内外对陶瓷应用及连接技术进行了大量研究，目前最主要的连接方法包括胶接、钎焊、空气反应钎焊及扩散焊接等。胶接方法连接陶瓷具有操作简便，灵活，对设备要求低等优点，然而胶接接头的强度一般较低，并且高温性能较差。活性金属钎焊是目前应用最为广泛的陶瓷连接方法，但活性金属钎焊通常在高真空或还原性气氛中进行，成本高，工艺设备复杂，钎焊接头中Ti、Zr等活性元素在500℃以上高温氧化性气氛中会被完全氧化，引起接头强度和气密性迅速下降。空气反应钎焊采用贵金属-金属氧化物作为钎料，目前主要用于固体氧化物燃料电池中氧化物陶瓷与金属支撑体的连接，接头具有良好的抗氧化性能与一定的高温强度，然而空气反应钎焊连接温度通常在1050℃以上，由于金属钎料与陶瓷母材之间热膨胀系数不匹配，接头内会产生很高的残余应力，削弱了接头的连接质量，并且金属钎料的熔点一般远低于陶瓷材料，耐腐蚀性也弱于陶瓷材料，会对接头的高温性能与耐腐蚀性产生不良影响。扩散焊接是另一种较为常用的陶瓷材料连接方法，但实现陶瓷材料的直接连接往往需要很高的温度一般1500℃，对设备要求较高，并且陶瓷材料常用作电子元器件的封装材料，较高的温度会造成被封装器件的损坏，添加金属中间层是最常用的降低陶瓷扩散焊接温度的方法，然而金属中间层的引入同样会不可避免地降低接头的高温性能。此外，钎焊与扩散焊接方法连接陶瓷通常所需时间较长，严重降低了陶瓷连接件的生产效率。因此，亟需开发新型的快速无应力陶瓷连接方法。

发明内容

本发明要解决现有胶接连接陶瓷存在连接强度低、高温性能差的问题，活性金属钎焊连接陶瓷存在需要高真空或还原性气氛中，且高温性能差的问题；空气反应钎焊连接陶瓷接头易产生残余应力，高温性能与耐腐蚀性不佳的问题；扩散焊接连接陶瓷存在需要高温环境，或需要引入金属中间层降低接头的高温性能的问题，进而提供一种用于电场辅助陶瓷快速连接的装置及其使用方法。

一种用于电场辅助陶瓷快速连接的装置，它包括炉体、压头、电极、电源及加压设备；所述的压头材质为氧化钇稳定氧化锆陶瓷；

所述的压头包括上压头和下压头，上压头由上圆柱体与下圆柱体组成；所述的压头及电极设置于炉体内，上圆柱体一端向上穿出炉体并与加压设备相连接，上圆柱体另一端与下圆柱体相连接；

下压头固定设置于炉体内部底面，且下圆柱体的下表面与下压头的上表面相平行；

电极由上电极和下电极组成，上电极和下电极通过炉内导线及炉外导线分别与电源相连接；所述的电源为直流电源；所述的电极由Pt片制成。

一种用于电场辅助陶瓷快速连接的装置使用方法，它按以下步骤进行的：

一、在抛光机中，利用抛光剂对陶瓷待连接面进行抛光，得到抛光后的陶瓷；

所述的抛光剂颗粒尺寸不大于1μm；

二、将抛光后的陶瓷进行切割，然后超声清洗，最后烘干备用，得到清洗后的陶瓷；