一种陶瓷与合金嵌件连接体及其胶粘与脱胶方法

本发明属于材料连接，具体涉及一种陶瓷与合金嵌件连接体及其胶粘与脱胶方法。

背景技术：

1、结构陶瓷材料(如碳化硅、氮化硅等)通常具有强度高、硬度高、耐磨损等优良性能，在航空航天、能源交通、国防军工等领域已获得广泛应用，成为经济和国防发展中不可缺少的支撑材料。但是，陶瓷材料与生俱来的脆性导致其加工性能差，从而限制了其进一步的应用与发展。然而，金属和合金具有优良的延展性和可加工性，将陶瓷及金属材料结合起来，可以充分利用两种材料的优势，弥补各自在性能的短板，制造出满足工程应用要求的复杂构件，对陶瓷与金属材料的应用与发展具有重要意义。

2、目前，关于陶瓷与金属连接方法的研究已有很多，包括机械连接、胶粘连接、钎焊连接等方法。胶粘连接是利用胶粘剂将陶瓷与金属连接在一起，装备要求低，工艺相对简单，操作难度低。但是，该连接方式受限于胶水的使用温度较低(一般低于200℃)，接头强度通常也会较低(小于100mpa)。基于此，选择合适的胶粘剂并开发相匹配的胶粘工艺，是提高胶粘结合力的重要途径。

3、此外，胶粘后的陶瓷-合金嵌件在特殊情况下需要解胶处理。通常根据胶粘剂的特性，利用其匹配的解胶剂进行浸泡处理，利用解胶剂与胶粘面充分接触的化学反应实现解胶。但是，通常胶粘面与金属嵌件、陶瓷表面紧密相连，解胶剂往往难以与胶粘面直接接触，导致解胶过程非常缓慢，尤其是胶粘面积较大时解胶剂难以大面积与胶粘面接触，无法保证解胶成功。同时，解胶剂在浸泡的过程中还可能渗入陶瓷-金属零件造成污染。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种陶瓷与合金嵌件连接体及其胶粘与脱胶方法。通过本发明提供的方法能够实现陶瓷与合金的连接，并能够在不破坏陶瓷表面的基础上实现快速高效的解胶。

2、第一方面，本发明提供了一种陶瓷与合金嵌件连接体，包括：陶瓷部件，以及通过胶粘剂与所述陶瓷部件开孔镶嵌连接的合金嵌件；

3、所述陶瓷部件的连接界面的表面粗糙度≤0.6um，优选为0.2-0.3um；

4、所述合金嵌件的连接界面的粗糙度≥0.6um且＞陶瓷部件的连接界面的表面粗糙度，优选为1.8-15um。

5、较佳地，所述陶瓷部件的材料种类包括氧化铝、氮化铝、碳化硅、氮化硅，所述合金嵌件的材料种类包括不锈钢、镍基合金、铝合金、镁铝合金，所述胶粘剂包括环氧胶、瞬干胶、热熔胶。

6、较佳地，所述胶粘剂形成的胶粘连接层的厚度为0.05-5mm。

7、较佳地，所述陶瓷与合金嵌件连接体的粘结面的粘结扭矩为5-25nm。

8、第二方面，本发明提供了一种上述陶瓷与合金嵌件连接体的胶粘方法，所述胶粘方法包括以下步骤：

9、(1)将陶瓷元件与合金元件分别按照要求对两者的待粘结界面进行表面粗糙处理并清洗；

10、(2)将所述金属元件的待粘结界面进行涂胶处理并与陶瓷元件待粘结界面进行相互固定，经界面固化处理，得到所述陶瓷与合金嵌件连接体。

11、较佳地，步骤(2)中，所述界面固化处理的方式包括常温自然固化或加热固化。

12、第三方面，本发明提供了一种上述陶瓷与合金嵌件连接体的脱胶方法，所述脱胶方法包括以下步骤：

13、(1)对所述陶瓷与合金嵌件连接体的连接处进行加热以降低胶粘剂模量、提高胶粘剂柔韧性，使陶瓷部件从胶粘剂表面脱开；

14、(2)将陶瓷部件脱开后的合金嵌件连接体浸泡在解胶剂中以去除合金嵌件表面的胶粘剂，完成脱胶。

15、较佳地，步骤(1)中，所述加热的温度为60-250℃，加热时间为15-120min。

16、较佳地，步骤(1)中，所述使陶瓷部件从胶粘剂表面脱开通过局部加热-脱胶装置实施；其中，所述局部加热-脱胶装置包括：中空结构的含配套螺母的加热螺杆，以及位于所述中空结构内部的加热源；

17、优选地，所述加热螺杆材质为石墨，所述加热源包括热电偶、加热棒、导线。

18、有益效果

19、(1)本发明利用表面粗糙度差异带来的胶粘结合力差异，相同条件下提高表面粗糙度能够大幅提高材料的胶粘结合力；

20、(2)本发明结合对胶粘剂的特性研究，开发出局部加热的解胶方案，在胶粘剂模量较低的条件下，利用陶瓷及嵌件的表面粗糙度差异带来的粘接结合力差异，解胶的同时能够避免陶瓷部件受损伤。

1.一种陶瓷与合金嵌件连接体，其特征在于，包括：陶瓷部件，以及通过胶粘剂与所述陶瓷部件开孔镶嵌连接的合金嵌件；

2.根据权利要求1所述的陶瓷与合金嵌件连接体，其特征在于，所述陶瓷部件的材料种类包括氧化铝、氮化铝、碳化硅、氮化硅，所述合金嵌件的材料种类包括不锈钢、镍基合金、铝合金、镁铝合金，所述胶粘剂包括环氧胶、瞬干胶、热熔胶。

3.根据权利要求1或2所述的陶瓷与合金嵌件连接体，其特征在于，所述胶粘剂形成的胶粘连接层的厚度为0.05-5mm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的陶瓷与合金嵌件连接体，其特征在于，所述陶瓷与合金嵌件连接体的粘结面的粘结扭矩为5-25nm。

5.一种权利要求1-4中任一项所述的陶瓷与合金嵌件连接体的胶粘方法，其特征在于，所述胶粘方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的胶粘方法，其特征在于，步骤(2)中，所述界面固化处理的方式包括常温自然固化或加热固化。

7.一种权利要求1-4中任一项所述的陶瓷与合金嵌件连接体的脱胶方法，其特征在于，所述脱胶方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的脱胶方法，其特征在于，步骤(1)中，所述加热的温度为60-250℃，加热时间为15-120min。

9.根据权利要求7或8所述的脱胶方法，其特征在于，步骤(1)中，所述使陶瓷部件从胶粘剂表面脱开通过局部加热-脱胶装置实施；其中，所述局部加热-脱胶装置包括：中空结构的含配套螺母的加热螺杆，以及位于所述中空结构内部的加热源；