[发明专利]一种基于液相烧结的碳化硅陶瓷的连接方法

说明书

本发明涉及一种基于液相烧结的碳化硅陶瓷的连接方法，包括：（1）将碳化硅粉、烧结助剂、分散剂、粘结剂和溶剂进行混合，得到悬浮浆料；所述烧结助剂为AlN粉和Ysubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;粉；（2）将所得悬浮浆料均匀地铺展在第一碳化硅陶瓷的待连接面得到浆料层，再将第二碳化硅陶瓷的待连接面贴附在浆料层上并用夹具固定，最后在常压烧结炉中实现碳化硅陶瓷的连接；优选地，所述液相烧结的温度为1600～2000℃，保温时间为0.5～5小时，气氛为惰性气氛、更优选为氩气；其中，夹具所施加的压力为1～10MPa。

技术领域

本发明涉及一种基于液相烧结技术的碳化硅陶瓷连接方法，连接层为碳化硅组分，具有连接界面应力低、抗强酸腐蚀、高温力学优异等优点，属于陶瓷连接领域。

背景技术

碳化硅陶瓷是一种性能优异的结构材料，具有良好的高温力学性能、高的热导率、低的密度与热膨胀系数、优良的耐磨损、耐腐蚀等性能，在航空航天、化工、电子、运输、核能等领域中有着广泛应用。但碳化硅陶瓷自身的脆性高、硬度高、后加工困难等因素限制了在这些领域的进一步应用。一个比较有效的解决方法是采用陶瓷连接技术，即先制备出形状相对简单或者尺寸相对较小的陶瓷部件，然后再将这些陶瓷部件通过物理或者化学的方法连接成需要的尺寸和形状。

现有的碳化硅陶瓷连接技术中，根据中间层材料体系的不同，可以分为金属连接层、玻璃连接层和陶瓷连接层。金属连接层中，母材与焊料之间存在巨大的物理与化学性质差异，在一定程度上会降低接头的可靠性能，极大地限制碳化硅陶瓷的应用范围和使用领域。玻璃连接层长时间使用会出现析晶现象，且抗水热腐蚀和耐高温性能较差。而陶瓷连接层与母材的性能最为匹配，残余应力最低。然而，一般构筑陶瓷连接层主要通过反应连接技术，所得连接层中残余硅的含量和分布性都将影响连接强度和使用温度。

发明内容

为了解决上述技术存在的不足和缺陷，本发明的目的在于提供了一种基于液相烧结技术来实现碳化硅陶瓷连接的方法，该方法连接的碳化硅陶瓷能够耐浓硫酸和浓硝酸腐蚀，且高温力学性能优异。

一方面，本发明提供了一种基于液相烧结的碳化硅陶瓷的连接方法，包括：

(1)将碳化硅粉、烧结助剂、分散剂、粘结剂和溶剂进行混合，得到悬浮浆料；所述烧结助剂为AlN粉和Y₂O₃粉；

(2)将所得悬浮浆料均匀地铺展在第一碳化硅陶瓷的待连接面得到浆料层，再将第二碳化硅陶瓷的待连接面贴附在浆料层上并用夹具固定，使得待连接的两块碳化硅陶瓷紧密接触，最后通过在常压烧结炉中实现碳化硅陶瓷的连接；优选地，所述液相烧结的温度为1600～2000℃，保温时间为0.5～5小时，气氛为惰性气氛、更优选为氩气；其中，夹具所施加的压力为1～10MPa。

较佳的，所述碳化硅粉的纯度≥99％，氧含量小于1％，粒径为0.1～1μm；

所述AlN粉的纯度≥99％，粒径为0.1～1μm；

所述Y₂O₃粉的纯度≥99％，粒径为0.5～5μm。

较佳的，所述SiC和烧结助剂的质量比为(95～85)：(5～15)；优选地，所述烧结助剂中AlN和Y₂O₃的质量比为1：(0.1～10)，更优选为1：4；

较佳的，所述溶剂为无水乙醇或/和丙酮；所述分散剂为蓖麻油磷酸酯和/或蓖麻油；所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛和/或酚醛树脂。

较佳的，所述悬浮浆料的固含量为40～60wt％；

所述分散剂为粉体总质量的3～8％；

所述粘结剂为粉体总质量的1～5％。