目前,陶瓷连接方法主要有机械连接、胶接和焊接,其中焊接是常用的,方法,焊接方法主要包括钎焊、扩散焊和熔焊等,
1.摩擦焊是一种固相连接方法,广泛用于同类和异种金属的连接,对于不同类材料陶瓷与金属的摩擦焊尚属起步阶段。在该方法中,陶瓷与金属的待接表面在转动力矩和轴向力的作用下相对转动,并施加较大的顶锻力,从而使陶瓷与金属连接在一起。这种方法的显著特点是生产效率高,可以在几秒内完成连接191,但一般要求被连接件为柱状,且金属能够润湿和粘附陶瓷。目前,采用该方法已实现了Zr02陶瓷与铝合金的连接。
2.高能束焊是指采用电子束或激光束等高能量密度热源进行焊接的方法。由于其加热速度快,所形成的熔化区很窄,因而可以用来焊接陶瓷和金属,但难于形成大面积的面一面连接,且工艺复杂,成品率低,质量也不稳定。事实上,利用高能束焊接陶瓷与金属时,经常不让陶瓷熔化,只是金属发生局部熔化并通过液态金属在陶瓷表面的润湿和铺展实现连接。因此,陶瓷与金属的组配就受到一定的限制。此外,在焊接过程中还应该采用严格的工艺措施,以防止陶瓷的热震失效和裂纹等缺陷产生。
3.自蔓延高温合成连接是由制造难熔化合物 (碳化物、氮化物和硅化物)的方法发展而来的。在这种方法中,首先在陶瓷与金属之间放置能够燃烧并放出大量生成热的固体粉末,然后用电弧或辐射将粉末局部点燃而开始反应,并由反应所放出的热量自发地推动反应继续向前发展,最终由反应所生成的产物将陶瓷与金属牢固地连接在一起。该方法的显著特点是能耗低、生产效率高、对母材的热影响作用小,通过合理设计反应产物还可降低接头的残余应力;但燃烧时可能产生气相反应和有害杂质的侵入,从而使接头产生气孔和接头强度降低。因此,连接最好在保护气氛中进行,并对陶瓷与金属的两端加压
4.局部过渡液相连接是在过渡液相连接基础上发展起来的一种新方法。它采用多层金属 (或合金)作中间层,芯部为较厚的耐热金属,两侧为很薄的低熔点金属。在连接温度下,低熔点金属直接熔化或与芯部金属作用生成低共晶物而间接熔化,此后在等温中通过原子的扩散而使液相消失和成分均匀化,从而实现陶瓷与金属的连接。显然,在这种方法中,中间层的选择是非常重要的。芯部金属与两侧金属无论在固态还是在液态应能完全互溶,固液相线范围要窄,这样有利于等温凝固和成分均匀化。该方法兼具钎焊和扩散焊的优点,即连接温度低、接头强度高及耐热性能好,是一种很有发展前途的方法,应给于极大的重视。在最近的研究中,采用Cu/Nb/Cu , Ti/Cu/Ni/Cu/Ti和Sn基钎料/Cu-Ti/Sn基钎料等复合中R层分别实现了 A1203/ A1203, Si3N4/Si3N;和A1203/AlSi30;连接,接头强度分别达到 250MPa(弯曲)、260MPa(弯曲)和90MPa(剪切).
5.超声连接是一种室温连接方法。该方法是在静压作用下,通过超声波震动使陶瓷与金属的接触表面相互作用,从而实现陶瓷与金属的连接。其特点是操作简便,连接时间很短 (低于Is),对连接表面的清理要求不高;但要得到性能良好的接头,必须合理地选择连接参数。目前,这种方法主要用于各类陶瓷与铝的连接。连接中可以采用熔点低或活性强的中间金属,也可不采用中间金属而直接连接,接头剪切强度平均在20-50MPa之间。
6.钎焊是利用熔点比母材低的钎料,在母材不熔化的情况下,使钎料熔化并润湿及填充两母材连接的间隙,形成钎缝。在钎缝中,钎料与母材相互溶解和扩散而牢固结合。钎焊是一种利用钎料外加金属或合金来实现陶瓷与金属连接的方法,它是国内外研究较多的陶瓷连接方法。按照工艺过程的不同,钎焊可分为间接钎焊和直接钎焊两种类型。间接钎焊是先在陶瓷表面预命属化,然后再用常规钎料进行钎焊。预金属化的目的就是要解决常规钎料不能润湿陶瓷的问题,间接通过陶瓷表面的预金属层和钎料将陶瓷与金属连接在一起。金属化可用化学蒸发沉积或溅射离子镀来实现,常用的金属化涂层是Ti、或Mo/Mo仇 与Mn/Mn仇 的混合物。直接钎焊是利用钎料直接进行陶瓷与金属的钎焊,但采用的钎料必须是活性钎料。因此,直接钎焊又称活性钎焊。目前,钎焊方法已用于多种陶瓷与金属的连接中,所焊出的接头也在生产实际中获得了成功的应用。