專(zhuān)利名稱(chēng)：一種將熱膨脹系數(shù)相差懸殊的不同材質(zhì)粘接密封的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將熱膨脹系數(shù)相差懸殊的兩種不同材質(zhì)物體進(jìn)行可靠的粘接密 封，使之在高溫下也不會(huì)因熱膨脹系數(shù)相差懸殊而在粘接處產(chǎn)生裂紋的方法。可廣泛用于 高溫、高壓儀器設(shè)備的粘接密封。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，將兩種不同材質(zhì)的物體連接密封的方法有三種(1)焊接這種方 法僅適用于金屬之間的連接密封。(2)釬焊這種方法可以將金屬和非金屬的不同材質(zhì)物 體連接密封在一起，但要求二者的熱膨脹系數(shù)相同或者相差甚微，否則釬焊后在溫度稍有 變化時(shí)將在連接密封處出現(xiàn)開(kāi)裂，這種方法形成的連接密封，還受釬料熔點(diǎn)的溫度限制，使 用溫度只能在1000°C以下，不能在1300°C以上的高溫下使用。(3)粘接這種連接密封方法 也可以將金屬和非金屬兩個(gè)不同材質(zhì)的物體連接密封在一起，但在高溫或溫度有較大變化 時(shí)，如果二者的熱膨脹系數(shù)相差懸殊，就會(huì)在粘接密封處產(chǎn)生裂紋，使連接密封遭到破壞， 特別是在高溫高壓的情況下，將會(huì)因裂紋處的洩漏，而引發(fā)嚴(yán)重事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的連接密封技術(shù)中，不能在高溫(1300°C以上)、高壓 (4. OMpa以上)下，將兩種熱膨脹系數(shù)相差懸殊的物體可靠的連(粘)接密封的技術(shù)難題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種將熱膨脹系數(shù)相差懸殊的兩個(gè)不同材質(zhì)的物體可靠的粘接密封在一起的方 法，能夠在高溫或溫度變化較大的情況下，在粘接也不產(chǎn)生裂紋，是以熱膨脹系數(shù)逐漸過(guò)渡 為技術(shù)基礎(chǔ)而實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)兩種不同材質(zhì)的物體，其熱膨脹系數(shù) 相差值小于2X10—6 α/°C 1時(shí)，粘接這兩種不同材質(zhì)的膠粘劑與被粘物體表面之間形成的 結(jié)合鍵就不會(huì)在高溫或溫度變化較大時(shí)，因熱膨脹系數(shù)的不同而被破壞。據(jù)此，計(jì)算出擬 粘結(jié)密封的兩種物體材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)的差值，選用熱膨脹系數(shù)在二者之間、長(zhǎng)期使用溫 度在1400°C以上的無(wú)機(jī)高溫膠粘劑，加入不同數(shù)量的、由超細(xì)金屬粉、超細(xì)金屬氧化物粉和 結(jié)合劑配制成的“熱膨脹系數(shù)調(diào)解劑”作為填料，制成熱膨脹系數(shù)逐漸變化、依次相差小于
1.7 X ΙΟ"6 2. OX 10_6 α /°C 1的“系列無(wú)機(jī)高溫膠粘劑”。用這種“系列無(wú)機(jī)高溫膠粘劑” 作被粘接密封的兩個(gè)物體之間的“過(guò)渡層”，從而將這兩個(gè)熱膨脹系數(shù)相差懸殊的不同材質(zhì) 物體可靠的粘接密封在一起，在高溫或溫度變化大的情況下，兩個(gè)被粘接密封的物體之間 也不會(huì)出現(xiàn)裂紋。粘接密封方法如下將熱膨脹系數(shù)較小的第一個(gè)被粘接密封物體表面進(jìn)行化學(xué)表 面處理后，塗上一層熱膨脹系數(shù)與之相差大于1. 7X IO-6,而小2. 0X 10_6 α/0C-1的第一層 無(wú)機(jī)高溫膠粘劑，固化后在其上面再塗上熱膨脹系數(shù)大于第一層1. 7X ΙΟ"6 α/0C ―1，小于
2.OX ΙΟ"6 α/0C 1的第二層無(wú)機(jī)高溫膠粘劑並進(jìn)行固化處理，以此類(lèi)推。直至最后一層無(wú) 機(jī)高溫膠粘劑的熱膨脹系數(shù)與第二個(gè)被粘接密封物體的熱膨脹系數(shù)之差小于1. 7 X ΙΟ"6 2. OX ΙΟ"6 α/0C 1為止。將熱膨脹系數(shù)較大的第二個(gè)被粘接密封物體表面進(jìn)行化學(xué)處理 后，用這種熱膨脹系數(shù)與第二個(gè)被粘體之間的差值小于1. 7X ΙΟ"6 2. 0Χ10_6α /°C 1的 無(wú)機(jī)高溫膠粘劑粘接並固化，從而形成自熱膨脹系數(shù)較小的第一個(gè)被粘物體表面起，相鄰 層面的不同物體(即一系列無(wú)機(jī)高溫膠粘劑涂層)的熱膨脹系數(shù)之差均小于1. 7 X ΙΟ"6 2. OX ΙΟ"6 α/Γ"1的“過(guò)渡層”。實(shí)踐證明，這個(gè)“過(guò)渡層”可使熱膨脹系數(shù)相差一倍以上的 不同材質(zhì)的物體在1350°C以上的高溫、6. 5MPa高壓條件下，粘接密封處不產(chǎn)生裂紋，不泄 漏。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方法作進(jìn)一步說(shuō)明圖1為熱膨脹系數(shù)為7. 3 X ΙΟ"6 α/0C 1的第一個(gè)被粘接體“剛玉陶瓷管”和熱膨 脹系數(shù)為13. 2 X ΙΟ"6 α /0C 1的第二個(gè)被密封粘接體“不銹鋼管”。圖2為剛玉陶瓷管和不銹鋼管粘接密封好的剖面圖實(shí)施例如圖1-2所示1為熱膨脹系數(shù)為7. 3 X ΙΟ"6 α/0C 1的第一個(gè)被粘接體“剛玉陶瓷 管” ；2為剛玉陶瓷管的外表面；3為熱膨脹系數(shù)為13. 2X ΙΟ"6 α /°C 1的第二個(gè)被密封粘接 體“不銹鋼管”;4為3的內(nèi)表面；5為系列高溫?zé)o機(jī)膠粘劑中熱膨脹系數(shù)為9. OX 10_6 α /°C 1 的“I型高溫?zé)o機(jī)膠粘劑”及所形成的膠層；6為熱膨脹系數(shù)為11. OX 10_6α /°C 1的“II型 高溫?zé)o機(jī)膠粘劑”及所形成的膠層；7為熱膨脹系數(shù)為12. 7 X ΙΟ"6 α/0C 1的“III型高溫?zé)o 機(jī)膠粘劑”及所形成的膠層；8為固化在第二個(gè)被密封粘接體“不銹鋼管”內(nèi)表面4上的III 型高溫?zé)o機(jī)膠粘劑及所形成的膠層。具體方法如下將1的外表面1用250目的剛玉沙噴砂打毛，使之變成粗糙的表 面。用濃硫酸100(體積份)加30(體積份)的重鉻酸鈉飽和溶液配制成的表面處理液， 在60°C _65°C下將1浸泡15分鐘后，用去離子水洗滌干凈並烘干。在其上均勻噴塗一層 熱膨脹系數(shù)為9. OX ΙΟ—、/°C 1的“I型高溫?zé)o機(jī)膠粘劑” 5，在室溫下的空氣中放置12小 時(shí)后，放入烘箱中固化首先加熱至80°C，恒溫2小時(shí)，再升至160°C，恒溫2小時(shí)然后緩慢 降至室溫，在1的表面上形成熱膨脹系數(shù)為9. 0Χ10_6α /°C 1的“I型高溫?zé)o機(jī)膠粘劑”層 5。將A管取出，在5的表面上再均勻噴塗一層熱膨脹系為11. OX 10_6 α/°C 1的“II型高 溫?zé)o機(jī)膠粘劑”，重復(fù)上述固化程序，形成熱膨脹系為11. OX 10_6的“II型高溫?zé)o機(jī)膠粘劑” 層6。將第二個(gè)被密封粘接體“不銹鋼管”3的內(nèi)表面打毛並放入用上述配方配制成的表面 處理液浸泡15分鐘后，用去離子水洗滌干凈並烘干。將熱膨脹系數(shù)為12. 7 X ΙΟ"6的“III 型高溫?zé)o機(jī)膠粘劑”均勻塗在B的內(nèi)表面，並按上述程序進(jìn)行固化，在3的內(nèi)表面形成了熱 膨脹系數(shù)為UJXlO—a/nil型高溫?zé)o機(jī)膠粘劑膠層8。再將剛玉陶瓷管1已形成熱 膨脹系為11. 0X10—6的“II型高溫?zé)o機(jī)膠粘劑” 6的表面層再均勻塗上“III型高溫?zé)o機(jī) 膠粘劑” 8，形成沒(méi)固化的膠層7后，以旋轉(zhuǎn)方式慢慢插入B中(7與8均為熱膨脹系數(shù)為 12. 7X ΙΟ"6 α/0C 1的III型高溫?zé)o機(jī)膠粘劑)，在室溫下放置24小時(shí)，然后放入烘箱中重 復(fù)上述固化程序。用本發(fā)明方法制成的高溫、高壓傳感器可以安全可靠的工作在高溫1350°C以上、高壓6Mpa以上的嚴(yán)酷環(huán)境中，不產(chǎn)生泄露。
權(quán)利要求
一種將兩個(gè)熱膨脹系數(shù)相差懸殊的不同材質(zhì)物體進(jìn)行可靠的粘接密封的方法，其特征在于在這兩個(gè)不同材質(zhì)物體之間，用加有不同比例“熱膨脹系數(shù)調(diào)解劑”的系列高溫?zé)o機(jī)膠粘劑形成一個(gè)由多層熱膨脹系數(shù)逐漸變化的高溫?zé)o機(jī)膠粘劑形成的過(guò)渡層，在過(guò)渡層中相鄰兩層的熱膨脹系數(shù)之差小于2×10-6。
2.如權(quán)利要求書(shū)1所述的將兩個(gè)熱膨脹系數(shù)相差懸殊的不同材質(zhì)物體進(jìn)行可靠的粘 接密封的方法，其特征在于“熱膨脹系數(shù)調(diào)解劑”是用粒徑小于1微粉的銅粉、鐵粉和粒徑 小于1微粉的a型三氧化二鋁粉、3%的高溫樹(shù)脂，按兩種被粘接物的熱膨脹系數(shù)差值大小 配制成的。
全文摘要
一種可以將兩種熱膨脹系數(shù)相差懸殊的不同材質(zhì)可靠粘接密封的方法，是通過(guò)在兩個(gè)被粘接物體之間用熱膨脹系數(shù)逐漸變化的系列高溫?zé)o機(jī)膠粘劑過(guò)渡層實(shí)現(xiàn)的。這種方法可以使兩個(gè)被粘接體之間的密封接縫在1350℃以上的高溫、6.5MPa以上的高壓下不產(chǎn)生裂紋，不泄漏。
文檔編號(hào)F16B11/00GK101839273SQ20091001070
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月16日
發(fā)明者吳春瑜, 彭魁, 王冬青, 蘇鐵力 申請(qǐng)人:蘇鐵力