陶瓷金属的焊接方法
陶瓷/金属的焊接方法
材料连接技术的历史可以追溯到数千年以前，但现代材料连接技术的形成主要以19世纪末电阻焊的发明(1886)和金属极电弧的发现(1892)为标志，真正的快速发展则更是20世纪30、40年代以后的事。科学上的发现、新材料的发展和工业新技术的要求始终从不同角度推动着材料连接技术的发展，例如，电弧的发现导致电弧焊的发明，电子束、等离子束和激光的相继问世形成了高能束焊接；高温合金和陶瓷材料的应用促进了扩散连接技术的发展；高密度微电子组装技术的要求推动了微连接技术的进步等等。经过一个多世纪的发展，材料连接技术已经成为材料加工、成形的主要技术和工业制造技术的重要组成部分，应用领域遍及机械制造、船舶工程、石油化工、航空航天、电子技术、建筑、桥梁、能源等国民经济和国防工业各部门，在航空航天、电子技术和船舶等领域甚至成为部门发展的最关键技术。
材料连接方法众多，仅常用的就有近30种。按照连接机理可以将连接技术分为熔化焊，固相焊和钎焊三大类，熔化焊是指通过母材和填充材料的熔合实现连接的一类连接方法，包括电弧焊、电子束焊和激光焊等；固相焊是通过连接材料在固态条件下的物质迁移或塑性变形实现连接的一类连接方法，主要有扩散焊、摩擦焊、爆炸焊等；钎焊是利用低熔点液态合金对母材的润湿和毛细填缝而实现连接的一类连接方法。这些连接方法各有优点和局限性，适合于不同的材料和结构。
陶瓷/金属连接研究发展到今天，已经有很多连接方法，主要有：（1）粘合剂粘接；（2）机械连接；（3）自蔓延高温合成连接；（4）熔焊；（5）钎焊；（6）扩散焊等。
钎焊是陶瓷/金属连接最常用的方法之一，其原理是利用陶瓷与金属母材之间的钎料在高温下熔化，其中的活性组元与陶瓷原料发生化学反应，形成稳定的反应梯度层使两种材料结合在一起。陶瓷/金属钎焊一般分为间接钎焊和直接钎焊。
间接钎焊是先在陶瓷表面进行金属化，再用普通钎料进行钎焊。进行陶瓷预金属化的方法最常用的是Mo-Mn法，此外还有物理气相沉淀（PVD）、化学气相沉积（CVD）、热喷涂法以及离子注入法等。间接钎焊连接工艺复杂，其应用受到了一定限制。
直接钎焊法又叫活性金属钎焊法，是在钎料中加入活性元素，如过渡金属Ti，Zr，Hf，Nb，Ta等，通过化学反应使陶瓷表面发生分解，形成反应层。反应层主要由金属与陶瓷的化合物组成，这些产物大部分情况下表现出与金属相同的结构，因此可以被熔化的金属润湿。直接钎焊法可使陶瓷构件的制造工艺变得简单，成为近年来国内外研究的热门。直接钎焊陶瓷的关键是使用活性钎料，在钎料能够润湿陶瓷的前提下，还要考虑高温钎焊时陶瓷与金属热膨胀差异会引起裂纹。在陶瓷和金属之间插入中间缓冲层可有效降低残余应力，提高接头强度。直接钎焊的局限性在于接头的高温强度较低及大面积钎焊时钎料的铺展问题。
扩散焊是陶瓷/金属连接最常用的另一种方法，是指在一定的温度和压力下，被连接表面相互靠近、相互接触，通过使局部发生塑性变形，或通过被连接表面产生的瞬态液相而扩大被连接表面的物理接触，然后结合层原子间相互扩散而形成整体可靠连接的过程。其显著特点是接头质量稳定、连接强度高、接头高温性能和耐腐蚀性能好。根据被焊材料的结合及加压方式，扩散焊可分为固相扩散焊和瞬间液相扩散焊等。
固相扩散焊中，连接温度、压力、时间及焊接表面状态是影响扩散焊接的主要因素。固相扩散连接中界面的结合是靠塑性变形、扩散和蠕变机制实现的，其连接温度较高，陶瓷/金属固相扩散连接温度通常为金属熔点的0.9倍，由于陶瓷和金属的热膨胀系数和弹性模量不匹配，易在界面附近产生高的残余应力，很难实现直接固相扩散连接。为缓解陶瓷与金属接头残余应力以及控制界面反应，抑制或改变界面反应产物以接头性能，常采用中间层。
瞬间液相扩散焊结合了钎焊和固相扩散焊的优点，既能降低连接温度，又能提高接头的使用温度。其原理是在母材与中间层之间形成低熔点液相，然后通过溶质原子的扩散发生等温凝固，形成组织均匀的焊缝接头。近几年已有人将瞬间液相扩散连接应用到陶瓷与陶瓷或金属的连接中。
陶瓷和金属的连接采用一般的熔焊方法比较困难，主要表现在如下几个方面：
（1）热应力和热冲击等问题严重，集中加热易产生裂纹；
（2）某些陶瓷如Si3N4熔化前将升华或分解，而MgO等熔化时迅速蒸发，常压下无法熔焊；
（3）多数陶瓷导电性差，电阻焊法难以应用。
目前，陶瓷金属的熔焊主要是激光熔焊和电子束焊。采用高能电子束连接陶瓷和高熔点金属（如Mo，Pt）是利用高能电子束加热速度快和金属材料相对于陶瓷材料比热容低的特点，在陶瓷不分解和熔化的条件下使金属熔化并形成连接。采用这两种连接方法虽然速度快，效率高，可以制造高温下稳定的连接接头，但是为了降低连接应力，防止裂纹的产生，必须采用辅助热源进行预热和缓冷，而且工艺参数难以控制，设备投资昂贵。
钎焊和扩散焊是目前陶瓷/金属主要的焊接方法，此外还有熔烛地、自蔓延高温合成连接、场致扩散焊接、摩擦焊、粘合剂粘接、机械连接等多种连接方法。陶瓷基复合材料是新型结构材料，其焊接方法主要有钎焊、微波连接、原位或自蔓延高温合成方法连接等。但陶瓷基复合材料/金属异种材料的连接报道较少，是未来焊接领域的一个重要的研究方向。
陶
瓷
与
金
属
的
焊
接
方
法
【精品文章】简述陶瓷材料与金属材料的连接工艺
简述陶瓷材料与金属材料的连接工艺
特种陶瓷材料虽然具有优异的绝缘(大部分陶瓷)、耐高温、抗腐蚀性能
及耐磨性能，但其脆性大，加工性能很差难以制备出大型或者是形状复杂
的结构件。金属材料具有优良的室温强度、韧性、导电性和导热性，与陶
瓷材料在性能上形成了一种明显的互补关系。使用连接技术将两种材料可
靠的结合起来，就可以充分利用各自的优良性能，制造出满足要求的复杂
构件。 贴片式陶瓷气体放电三极管--电源保护、信号保护等
一、陶瓷与金属连接的特点与难点
但由于陶瓷材料与金属材料化学键结构根本不同，加上陶瓷本身特殊的
物理化学性能，因此无论是与金属连接还是陶瓷自身的连接都存在不少的
难题。 其主要体现在如下两个问题，其一：陶瓷材料主要由离子键和共价键组
成，金属材料则主要是由金属键构成，二者几乎不浸润，因此需要考虑陶
瓷与金属材料的润湿性问题，其二：两者的线膨胀系数一般相差较大，当
采用热封或者机械连接时，陶瓷与金属的接头处会有较大的应力残留，削
弱接头的力学性能甚至使接头受到破坏开裂，因此需考虑结头处的热应力
缓解问题。 二、陶瓷与金属的连接方法
随着陶瓷材料的发展，人们也不断的探索可靠的陶瓷与金属的连接方法
来提高先进陶瓷材料的应用范围，下文将为大家简单介绍一些的陶瓷与金
属的连接技术。
钛基合金与陶瓷真空焊接技术
钛基合金与陶瓷真空焊接技术
钛基合金是一种高强度、高韧性、耐腐蚀的金属材料，广泛应用于航空、航天、医疗等领域。而陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、高温稳定性等特点，也被广泛应用于各种领域。将钛基合金与陶瓷材料进行焊接，可以实现两种材料的优势互补，提高整体性能。但是，由于两种材料的化学性质和热膨胀系数不同，使得焊接难度较大。因此，钛基合金与陶瓷真空焊接技术应运而生。
钛基合金与陶瓷真空焊接技术是一种高温、高真空下的焊接方法。该方法的原理是，在真空环境下，将钛基合金和陶瓷材料加热至一定温度，使其表面发生化学反应，形成一层化合物。然后，将两种材料压合在一起，使其形成牢固的结合。该方法的优点是焊接接头强度高、耐腐蚀性好、无气孔、无裂纹、无变形等。
钛基合金与陶瓷真空焊接技术的应用范围广泛。在航空、航天领域，可以将钛基合金与陶瓷材料焊接成高温、高压下使用的发动机零部件。在医疗领域，可以将钛基合金与陶瓷材料焊接成人工关节等医疗器械。在电子领域，可以将钛基合金与陶瓷材料焊接成高频电路等电子元器件。
钛基合金与陶瓷真空焊接技术是一种高效、可靠的焊接方法，可以实现钛基合金与陶瓷材料的优势互补，提高整体性能。随着科技的不断发展，该技术将在更多领域得到应用。
实用、另类的焊接技术 陶质 衬垫 焊方法
实用、另类的焊接技术 陶质 衬垫 焊方法
实用、另类的焊接技术-陶质衬垫焊方法
1前言陶质衬垫焊是一种以特殊陶质材料为衬托，使焊缝强制成形的高效、优质、低成本的焊接方法。这种焊接方法避免了清根、仰焊及狭窄封闭环境内作业，减轻了焊工劳动强度，使焊接生产效率成倍提高，焊接质量得到保障，同时对人体及环境不会造成危害，与传统焊接方法相比，是一种适应可持续发展潮流的"绿色"焊接方法。日本、韩国、美国、德国、英国、前苏联、瑞典、挪威、比利时等国家一直都很重视衬垫焊的研究和应用。二十世纪六十年代初，造船大国日本率先将衬垫焊应用于船体建造中，并取得显著效果。衬垫焊材料种类繁多，有水冷铜块、焊剂、黄砂、玻纤布、水玻璃粘结固化材料和耐高温的陶质材料，其中陶质衬垫以其优良的成形性能和工艺适应性，在衬垫焊技术中占主导地位。陶质衬垫焊在中国工业生产中出现始于二十世纪八十年代，一些大的船厂为了提高焊接效率，缩短造船周期，大力投入技术改造，依靠进口设备和材料在船体建造中逐步推广应用。进入九十年代，CO2焊陶质衬垫完全国产化，相配套的设备和工艺日趋完善，陶质衬垫焊方法在船厂广泛应用。据我国造船业一九九九年度统计，陶质衬垫耗量达六十五万米以上。造船业的大规摸应用促进了陶质衬垫焊方法在其它行业的推广。目前，在钢箱结构桥梁、压力容器、管道工程、建筑结构、化工机械、冶金机械等制造业中，陶质衬垫需求呈节节上升趋势。为了帮助更多的焊接工作者了解和掌握陶质衬垫焊方法，本公司根据多年来研究开发陶质衬垫的体会和大量用户的反馈信息，总结整理出这篇论文。我们希望本论文有助于用户选用合适的衬垫产品，也为广大焊接同仁在进行工艺方案设计和质量分析时提供有益的参考;同时，为了开发更多更好的焊接新工艺新产品，我们更期望在同行中起到抛砖引玉的作用，共同为我国的高效焊接事业做出贡献。2天高系列陶质衬垫天高焊接有限责任公司与广大用户共同努力，在生产实践中培育了许多成熟的陶质衬垫焊工艺方法，如何选用不同规格型号的衬垫材料，最好是了解衬垫焊的基本知识，再结合自身焊接生产的特点，触类旁通。2.1陶质衬垫焊基本原理2.1.1背面焊缝缩孔的产生陶质衬垫焊熔池周边是由母村金属和衬垫所组成的一个模体。由于陶质衬垫与母材金属的导热性相差很大(导热系数比钢小两个数量级)，熔池的散热处于极不均匀的状态，熔池两边(与母材相连)散热很快，底部(与陶质衬垫接触)散热慢，在正常焊接时，随着电弧的移动，熔池冷却开始结晶，熔池上部受电弧的加热作用温度高于底部，熔池液态金属的结晶是自下而上结晶，与钢板上堆焊相比，其熔池的结晶方向更会直于焊缝中心线。当电弧中断(如收弧等)，熔池上部的加热被去掉，由于陶质衬垫的保温作用，熔池底部的温度会高于上部，这时熔池是自上而下结晶或结晶方向垂直于焊缝中心线，这就是陶质衬垫焊熄弧时易产生背面缩孔和弧坑裂纹的根本原因。CO2焊采用返烧(20mm左右)熄弧，熔池上部保持高温使其自下而上结晶，熄弧点移至焊缝边缘母材上，这样能消除焊缝背面缩孔。2.1.2母材熔透焊缝熔深主要受焊接电流和焊接速度的影响，图1为熔池形成示意图，当电流图1普通熔池形成示意图增加时，电弧力(电磁力，等离子流力等)增加，熔深h随之增加。焊接速度与熔深不是简单的线性关系，某一焊接电流达到最大熔深时对应有一个焊接速度，在这个速度以下熔深随速度的增加而增加，在这个速度以上熔深随速度的增加而减小。焊接速度较慢时，单位长度焊缝的熔敷金属增多，焊缝厚度增加，熔池底部受电弧直接的热冲击作用减弱，熔深减小，当焊速很大时线能量降低，母村受到的热作用减弱及母材的散热作用，熔深也会减小。薄板对接埋弧焊有时采用大电流快速焊也不会发生烧穿现象，相反在电流不是很大，焊速漫时反而去烧穿，这是由于熔池底部母材金属受热作用处于高温塑性状态，不能有效的衬托熔池，这时如果背面有衬垫托住会发现此时的熔深远小子板厚而无法焊透。在背面无衬托的情况下，实际生产中会出现焊漏或者焊不透的情况，很难控制。陶质衬垫焊在无间隙时必须要有足够的电流以及速度的配台才能焊透，当电流受到限制无法增大时，应配合装配间隙而达到充分焊透的目的。如陶质衬垫CO2焊必须有大于3mm间隙才能保证根部焊透。2.1.3背面焊缝余高形成陶质衬垫焊熔池形成示意图如图2，在有间隙焊时必须保持电弧下有一定厚度图2陶质衬垫焊熔池形成示图增加时，电弧力(电磁力，等离子流力等)增加，熔深h随之增加。焊接速度与熔熔融金属(即a)，当焊速较快时，a逐渐减小，衬垫受电弧直接热冲击作用增加，衬垫熔化深度(即d)增加。如果衬垫熔渣保持原位不动，熔池底部的空间不会有太大的变化，焊缝余高也不会增加，但实际上凝固后衬垫表面熔渣的厚度(即c)在表面张力的作用下变化不大，一般在2mm左右，衬垫熔渣由于电弧的直接热冲击及熔池的搅拌作用，多余的熔渣被带到焊缝表面，使熔池底部空间增大，焊缝余高增加，严重时焊缝背面形成脊背。即当a很小时，衬垫直接受电弧热冲击作用，其熔化形状反映了电弧的热能分布。若焊速更快，a接近于零，这时电弧直接与衬垫作用，由于衬垫不导电，将会引起电弧不稳定，焊丝拽到衬垫上，使焊缝背面高低不平或断弧。上分析可知，背面焊缝余高主要由衬垫熔化深度决定。当衬垫熔深大于衬垫熔渣厚度时，随d的增加，余高增大。图3为衬垫厚度方向温度分布状态，电弧图3衬垫厚度方向温度分布状态底部熔融金属厚度a受焊接电流和速度影响，当a增大肘，熔池底部受电弧直接热冲击作用减弱，熔池底部温度低，反之熔池底部温度高，由图3所示，熔池底部温度增加，曲线上移，d增大;衬垫耐火度增加，d减小。因此提高衬垫耐火度对降低焊缝余高是有益的，但衬垫耐火度的提高要受到金属熔点的限制，否则焊缝成形难以保证。因此在一定的装配条件下，焊缝余高受焊接规范和衬垫耐火度的综合影响，最好是能使衬垫熔化深度小于或等于衬垫熔渣厚度，焊缝余高就可直接由衬垫成形槽控制。2.1.4背面焊缝成形质量焊接过程中熔池底部金属与衬垫熔渣接触，衬垫熔渣必须具有化学稳定性，避免熔化金属与衬垫熔渣相互浸润，保证脱渣性及焊缝稳定成形。否则衬垫熔渣与熔池液态金属发生冶金反应，不仅影响焊缝表面成形，还请可能影响背面焊缝的冲击韧性;衬垫应具有良好的物理性能，当电弧移开，熔池底部冷却到金属熔点时开始结晶，如果衬垫的耐火度高于金属熔点，衬垫熔渣先于焊缝金属凝固，熔渣和金属不能很好的分离，导致脱渣困难，焊缝高低不平。因此衬垫的耐火度应不高于金属的熔点，对于金属和衬垫来说，一般没有特定的熔点，而是一个熔化区间，在熔池金属凝固温度区间内，衬垫熔渣需具有合适的粘度和表面张力，熔渣在焊缝表面均匀铺展，冷却凝固后表面光滑。由于陶质衬垫焊是由焊接方法、焊接材料(焊丝、焊剂、药芯著)与衬垫组成的一个相关联的工艺方法，对应于不同的焊接方法和焊接材料需要有合适的陶质衬垫相配台。从陶质衬垫的角度考虑，可以通过有针对性的优化配方，提高烧结温度等手段以改善其物理化学稳定性来满足个例要求。2.2陶质衬垫的组成陶质衬垫主要由衬垫块和铝铂胶带组成如图4，其中衬垫块是影响陶质衬垫焊接性能的关键，需要根据不同要求进行设计。图4陶质衬垫的组成2.3.1形状设计陶质块的形状主要考虑焊缝成形槽的形状及尺寸，其次还有其外形。1)衬垫块成形槽成形槽是影响焊缝背面成形尺寸及质量的重要因素。成形槽主要有两个重要参数，即槽宽和槽深，从理论上来讲槽宽大于装配间隙时，如图5，对焊缝成形尤其图5成形槽与间隙是焊根的焊透及焊缝边缘的过渡是有好处的，但由于衬垫块在焊接熔池的高温下具有一定的退让性，实际焊接中即使装配间隙等于或稍大于槽宽尺寸也能得到好的成形。一般来说装配间隙增大，槽宽也应相应增加。槽深是影响背面焊缝成形高度的一个因素，决定焊缝成形高度的还有其它因素，如焊接电流、焊接速度、操作方式、衬垫块耐火度等。这些因素对于控制焊缝成形高度方面在一定程度上具有互补性。通常情况下都不希望焊缝余高过大，因此槽深不能太大。当装配间隙较小时，槽深应适当增加，这对于根部熔透及焊缝边缘过渡是有利的。如果装配间隙较大，即使槽深为零，由于衬垫块在熔池高温下的退让性也能得到一定余高的焊缝，但很容易出现焊缝边缘熔合不良或咬边等缺陷。因此槽深的确定应综合考虑焊接电流、衬垫块耐火度、装配间隙、操作方式及对焊缝余高的要求等因素。衬垫块成形槽的形状在一定程度上也会影响焊缝成形，对于对接平焊和立焊，目前比较流行的是采用对称的圆弧槽，在某些情况也可采用方形槽，如图6。方形槽对于防止咬边，根部熔合不良及控制余高是有益的。对于对接横焊及某些角焊缝等情况可采用不对称的成形槽，如图7。
各种材料的真空钎焊
各种材料的真空钎焊
真空钎焊是一种广泛应用于不同材料的钎焊技术。它通过在真空环境下进行钎焊，可以避免氧化和污染，并提供更稳定和均匀的焊接质量。以下是各种材料的真空钎焊技术的一些例子：
1.金属材料：
真空钎焊在金属材料中应用十分广泛，其中包括不锈钢、铜和铝合金等。真空钎焊可以保持金属的高纯度，并且能够避免氧化和内部气体的存在。对于金属材料的真空钎焊，通常需要使用合适的钎焊剂。
2.陶瓷材料：
真空钎焊在陶瓷材料中也具有重要的应用。陶瓷材料具有高熔点和脆性，因此传统的焊接方法往往无法实现。真空钎焊可以在降低熔点和增加接触区域后进行，以实现可靠的焊接连接。例如，常用的氧化铝陶瓷可以通过真空钎焊来实现焊接。
3.玻璃材料：
玻璃材料通常具有较低的熔点，所以真空钎焊对于玻璃材料的应用较多。例如，在光学器件的制造过程中，常常需要进行玻璃材料的真空钎焊。真空钎焊可以在保持玻璃材料高纯度的同时，实现高强度的连接。
4.半导体材料：
半导体材料的真空钎焊常用于制造电子器件和光电子器件。典型的半导体材料，如硅和镓砷化镓（GaAs），可以通过真空钎焊来实现器件的封装和连接。真空钎焊不仅可以提高器件的性能，还可以避免材料在高温环境下的氧化和污染。 总结起来，真空钎焊是一种适用于各种材料的焊接技术，包括金属、陶瓷、玻璃和半导体材料等。通过在真空环境下进行焊接，可以避免氧化和污染，并获得稳定和均匀的焊接质量。这为各种材料的应用提供了更多的可能性，并推动了许多关键领域的发展。
压电陶瓷连接方式
压电陶瓷连接方式
常见的压电陶瓷连接方式有以下几种：
1.焊接连接：通过焊接压电陶瓷与其他金属材料连接起来，可以使用常见的焊接方式，例如：钎焊、滚焊、电子束焊接等。
2.贴合连接：将压电陶瓷与其他材料通过粘接剂或者真空高温烧结等方法连接在一起，可以采用金属粘结、玻璃粘结、环氧树脂粘结等方法。
3.夹紧连接：通过夹紧的方式将压电陶瓷与其他材料连接在一起，此方法适合作小型装置和实验级别的装置，例如：用螺钉将压电陶瓷板夹在两个钢板之间。
4.硅胶连接：通过使用硅胶等弹性体粘接压电陶瓷件，可以达到良好的防振动效果。
5.接插件连接：通过使用专门的接插件将连接线插在压电陶瓷上，达到连接目的。这种连接方式适用于需要频繁更换的情况。
真空钎焊的温度
真空钎焊是一种在真空环境下进行的焊接方法，主要用于连接金属和陶瓷等材料。其温度主要取决于所使用的钎料和母材的性质。
一般来说，真空钎焊的温度范围在600℃到1300℃之间。具体的温度需要根据以下因素来确定：
1. 钎料的熔点：不同的钎料有不同的熔点，因此需要选择与母材相匹配的钎料。
2. 母材的性质：母材的熔点、热导率、热膨胀系数等性质也会影响钎焊的温度。
3. 焊接过程的稳定性：为了保证焊接过程的稳定性，通常需要在一定的温度范围内进行钎焊。
4. 焊接后的性能要求：如果对焊接后的产品有特殊的性能要求，如强度、硬度、耐腐蚀性等，也需要调整钎焊的温度。
总的来说，真空钎焊的温度需要根据具体情况来确定，没有固定的数值。在实际操作中，可以通过试验或者模拟计算来确定最合适的温度。
金属表面陶瓷化方法
金属表面的陶瓷化方法
金属的表面在许多场合都需要进行处理以获得耐磨、绝缘等性能，陶
瓷材料具有绝缘、耐蚀、耐磨等特点，但是，陶瓷材料脆性大，加工
性能差。我们通过进行金属表面陶瓷化改性可以提高材料表面的耐
磨、耐蚀等性能，以使金属表面绝缘。
金属表面陶瓷化方法特征：
1、在金属表面通过熔钎焊的方法堆焊一层铝基堆焊层，根据处理面
积的大小决定采用焊接道数的多少，也就是基体并没有发生熔化，依
靠熔化的铝基填充材料在基体表面润湿铺展形成连接，为了提高铝基
钎料对母材金属的润湿性，可以做如下处理，基体表面镀锌或者在基
体表面刷涂氟化物钎剂，焊接完毕以后，铝和金属基体通过中间的界
面化合物层连接在一起，如果需要控制界面层的厚度，可以在金属基
体的背面附加水冷装置，以减小界面扩散层的厚度。
2、根据结构的实际要求确定覆盖在金属基体表面上的铝层厚度，比
如：可以采用线切割的方法将多余的铝堆焊层切除，将铝的表面进行
打磨，以清除线
切割等加工造成的表面不平，然后进行去油、
水洗处理，得到金属基体-铝层复合体。
3、采用绝缘涂料将不需要微弧氧化的部分保护，然后对金属-铝层复
合体的表面进行微弧氧化，在铝层表面获得原位生长的氧化铝陶瓷，
陶瓷膜层通过铝-界面层与金属基体结合在一起，实现金属基体表面耐蚀、绝缘等的使用要求，最后经过水洗、烘干，便获得金属-界面
扩散层-铝-陶瓷的复合体系，完成了对金属的表面改性处理。
通过以上处理便可以在金属表面获得金属-界面扩散层-铝-陶瓷组成
的结构体系，完成对一些金属基体的表面陶瓷化处理。其优点是通过
熔钎焊的方式在金属基体表面附加铝堆焊层，避免了母材的熔化，消
除了微弧氧化方法处理某些金属的限制，使铝的微弧氧化工艺比较成
熟、氧化铝陶与铝的结合力强等。由于微弧氧化是在铝的表面原位生
成陶瓷，可以使得膜层与基体结合牢固，陶瓷膜致密均匀。
陶瓷-金属的连接技术
工艺材料
摘 要 介绍了陶瓷与金属连 接的几种方法的机理及特点，重点讨 论了对未来动力工程和先进发动机有 重要意义的陶瓷与金属纳米复合粘接 剂连接、钎焊连接、部分瞬间液相连 接及自蔓延高温合成（ＳＨＳ）连接。 主题词 陶瓷 金属 连 接 粘舍剂 焊接 近年来，随着陶瓷材料的大 规模研究开发，陶瓷与陶瓷或陶 瓷与金属的连接技术也越来越引 起人们的关注 ］。实现陶瓷与金 属的有效连接可进一步扩大陶瓷 的应用范围，尤其在航空航天领 域，如飞行器及导弹关键部件的 连接，但由于陶瓷和金属是两类 性质不同的材料，相互结合时在 界面上存在着化学及物理性能的 差异，特别是化学键差异较大， 采用常规的焊接方法不能实现有 效连接一。 ；因此，陶瓷一金属的连 接成为近几年来异种材料连接研 究的重点＿３］。为探讨陶瓷与金属 的连接机理，本文围绕陶瓷与金 属的连接介绍几种主要方法及其 性能。 １粘合剂粘接连接 粘接具有固化速度快、使用 温度范围宽、抗老化性能好等特 王 申 李淑华 谭惠民
点，被用于飞机应急修理、炮射 导弹辅助件连接、修复涡轮、修 复压气机转子等方面。澳大利亚 和美国自７０年代以来就采用复 合材料补片对损伤的飞机结构进 行胶接修理，目前已成功地在多 种飞机上得到了应用＿４ｊ。国内， 胶接技术的应用也比较广泛，其 中在导弹发动机部位四周对称地 粘上四块加强瓣，既保护了发动 机壳体，又提高了导弹发射时的 承载能力。但这种技术要求胶粘 剂可以室温固化、粘接强度高， 既要耐冲击力，又要使加强瓣在 导弹出炮口时便于分离。文献 Ｅ６３认为橡胶型的胶粘剂虽具有 优良的耐冲击力，但抗剪切强度 不高，胶层破坏时的变形能力 大，有可能造成炮射导弹上粘接 的四块加强瓣不能同时分离的危 险。因此，选取胺类固化剂加入 不同的增韧剂，研究出在通用的 环氧树脂中加入室温固化剂和两 种液体橡胶共同增韧的配方，解 决了炮射导弹上粘接加强瓣问 题。近年来，出现一种具有核壳 结构的丙烯酸（ＰＡ）改性的聚氨 酯（ＰＵ）胶乳粘合剂，由于其乳 胶粒具有纳米级尺寸（５０ｎｍ一 １００ｎｍ）和特殊的互穿网络的核 壳双层结构，在粘接及固化过程 中能渗透入金属表面晶相缝隙结 构中，因此不仅对陶瓷与金属界 面有较强的润湿渗透力、粘合 力，而且对于外界能量冲击、剪 切破坏具有较高的能量耗散效 应，成为新一代阻尼型耐疲劳纳 米复合材料粘合剂而越来越受航 空飞行器制造业的关注。 一般地讲，陶瓷与金属采用 胶接连接，界面作用为物理力、 化学键。化学粘接虽然较其它工 艺如焊接得到的界面强度低， 如：采用有机胶的接头强度小于 １５０ＭＰａ，采用无机胶连接强度 小于１０ＭＰａＥ ，且允许的使用温 度有一定的限制（一般低于 ２００℃），但粘接技术用在修复 上，周期短、工艺简单、修复效 率高、成型性能好，因而在动力 工程和航空工业中大多用于静载 荷和超低静载荷及一次性零件。 ２熔焊 氩弧焊（ＴＩＧ，ＭＩＧ）作为应 用范围广、使用成本低的理想焊 接方法应用于铝合金焊接，取得 了令人满意的焊接质量，但应用 于陶瓷一金属的连接，目前尚未 见报道，应用于铝基复合材料的 焊接结果也很不理想。其原因 是：由于增强相与基体铝合金物 本文２００２—０２—０９收到，王申和谭惠民分别系北京理工大学讲师及教授；李淑华系军械工程学院副教授 飞航导弹２００２年第６期 ・５５・
焊接陶瓷的施工方法
焊接陶瓷的施工方法
焊接陶瓷是一种精细的工艺，通常用于制作艺术品和精密器件。它需要专业的工具和技术，才能成功地完成。以下是焊接陶瓷的一般施工方法：
一、准备工作
在焊接陶瓷之前，需要做一些准备工作，以确保焊接过程的成功。首先，需要确定所使用的陶瓷是何种类型的材料，并查明它的熔点、厚度和其他特征。其次，需要准备焊接材料，如陶瓷粉末、胶水、瓷片和金属缎带等。此外，还需要为焊接设置适当的工具和设备，如刀、刻刀、钳子、切割机、熔炉和烤箱等。
二、切割和打磨
在焊接陶瓷之前，必须先将所使用的陶瓷材料进行切割和打磨，以便使它们能够正确地结合在一起。切割和打磨陶瓷材料的目的是使它们更容易地贴合，而不是产生过度的应力或裂缝。为了达到更好的效果，切割和打磨时要注意使用适当的工具和速度，并尽量避免使用过大的力量。
三、涂胶
在切割和打磨陶瓷材料后，需要将它们涂上适当的胶水，以便焊接更加稳固和牢固。胶水的选择应根据焊接材料的类型和要求来决定。一般而言，可以使用一种特殊的陶瓷胶水，该胶水能够在高温下起到粘合作用，并能够快速干燥。
四、焊接
在涂上适当的胶水后，将陶瓷材料放入熔炉或烤箱中进行烤烤，以使胶水暴露在高温下。在高温下，胶水将变得流动起来，并且可以将陶瓷材料紧密地粘合在一起。需要注意的是，焊接时要尽量避免过度加热或过早升温，因为这可能会使陶瓷材料变形或破裂。
五、修复和涂装
在焊接完成后，需要进行修复和涂装，以让焊缝变得平整和光滑。首先，需要检查焊缝是否饱满，如果出现了空隙或残留物，则需要使用刀或刻刀进行修补。然后，可以使用特殊的涂料对焊缝进行涂装，以增强其耐磨性和防腐性。
总之，焊接陶瓷是一种精细、复杂的工艺，需要消耗大量的时间和精力。然而，只要采用正确的方法和技术，就能够制作出高质量的焊接陶瓷制品。
铝合金陶瓷衬垫焊焊接工艺
铝合金5083陶瓷衬垫MIG焊焊接工艺
1. 由于既有旳5083铝合金脉冲MIG焊衬垫，对接单面焊双面成形焊接工艺使用旳不锈钢衬垫或一般钢衬垫对错边量控制、焊缝直线度规定较高以及衬垫粘贴不便且衬垫加工成本较高，为了减少焊接成本和提高焊接效率，本文对该焊接工艺进行改善，提出采用陶瓷衬垫替代不锈钢衬垫和一般钢衬垫。通过对5083铝合金脉冲MIG焊陶瓷衬垫对接单面焊双面成形焊缝，进行外观检查和焊缝内在质量检查，以验证该焊接工艺旳可行性和合用性，并掌握该焊接工艺旳施工规定及工艺要点。
2.
一般，不锈钢衬垫和一般钢衬垫只合用于铝合金平直焊缝旳单面焊双面成形[1]。由于5083铝合金硬度较低、易变形，使得这两个铝合金分段在装配过程中难免产生错边，焊缝直线度难以保证；并且，这两个分段有些铝合金构造在使用不锈钢衬垫或一般钢衬垫时由于位置受限难以粘贴。因此，我们提出采用陶瓷衬垫替代不锈钢衬垫和一般钢衬垫。相对于不锈钢衬垫和一般钢衬垫来讲，陶瓷衬垫更易粘贴，拆卸以便，柔性更好，视粘贴长度需要长短可调，可一定程度上消除焊缝错变量和焊缝直线度对焊缝背面成型旳影响，且焊接效率更高，焊接成本减少。试验研究表明，当采用合适旳陶瓷衬垫并加上合理旳焊接工艺可以做到单面焊双面成形，同步可获得质量很好旳铝合金焊缝。
3 5083铝合金单面焊双面成形焊接工艺试验
3.1 5083铝合金焊接难点分析
铝合金焊接与一般旳碳钢和不锈钢焊接不一样，有诸多问题需要处理，5083铝合金在焊接过程中重要会碰到如下难点：
3.1.1易产生气孔等缺陷
5083铝合金在空气中及焊接时极易被氧化生成氧化铝（Al2O3），氧化铝熔点高达2050℃，远高于铝旳熔点（660℃），假如不除去氧化膜，就会阻碍母材旳熔化和焊缝金属旳熔合。母材表面旳氧化膜还会吸附大量旳水分，易使焊缝产生气孔、夹渣等缺陷。因此焊前应严格看待焊处表面氧化膜进行清除。