专利名称：一种将热膨胀系数相差悬殊的不同材质粘接密封的方法
技术领域：
本发明涉及一种将热膨胀系数相差悬殊的两种不同材质物体進行可靠的粘接密 封，使之在高温下也不会因热膨胀系数相差悬殊而在粘接处产生裂纹的方法。可广泛用于 高温、高压仪器设备的粘接密封。
背景技术：
在现有技术中，将两种不同材质的物体连接密封的方法有三种(1)焊接这种方 法仅适用于金属之间的连接密封。(2)钎焊这种方法可以将金属和非金属的不同材质物 体连接密封在一起，但要求二者的热膨胀系数相同或者相差甚微，否则钎焊后在温度稍有 变化时将在连接密封处出现开裂，这种方法形成的连接密封，还受钎料熔点的温度限制，使 用温度只能在1000°C以下，不能在1300°C以上的高温下使用。(3)粘接这种连接密封方法 也可以将金属和非金属两个不同材质的物体连接密封在一起，但在高温或温度有较大变化 时，如果二者的热膨胀系数相差悬殊，就会在粘接密封处产生裂纹，使连接密封遭到破坏， 特别是在高温高压的情况下，将会因裂纹处的洩漏，而引发严重事故。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的连接密封技术中，不能在高温(1300°C以上)、高压 (4. OMpa以上)下，将两种热膨胀系数相差悬殊的物体可靠的连(粘)接密封的技术难题。本发明的技术方案如下一种将热膨胀系数相差悬殊的两个不同材质的物体可靠的粘接密封在一起的方 法，能够在高温或温度变化较大的情况下，在粘接也不产生裂纹，是以热膨胀系数逐渐过渡 为技术基础而实现的。经过理论计算和实验证明当两种不同材质的物体，其热膨胀系数 相差值小于2X10—6 α/°C 1时，粘接这两种不同材质的胶粘剂与被粘物体表面之间形成的 结合键就不会在高温或温度变化较大时，因热膨胀系数的不同而被破坏。据此，计算出拟 粘结密封的两种物体材质的热膨胀系数的差值，选用热膨胀系数在二者之间、长期使用温 度在1400°C以上的无机高温胶粘剂，加入不同数量的、由超细金属粉、超细金属氧化物粉和 结合剂配制成的“热膨胀系数调解剂”作为填料，制成热膨胀系数逐渐变化、依次相差小于
1.7 X ΙΟ"6 2. OX 10_6 α /°C 1的“系列无机高温胶粘剂”。用这种“系列无机高温胶粘剂” 作被粘接密封的两个物体之间的“过渡层”，从而将这两个热膨胀系数相差悬殊的不同材质 物体可靠的粘接密封在一起，在高温或温度变化大的情况下，两个被粘接密封的物体之间 也不会出现裂纹。粘接密封方法如下将热膨胀系数较小的第一个被粘接密封物体表面進行化学表 面处理后，塗上一层热膨胀系数与之相差大于1. 7X IO-6,而小2. 0X 10_6 α/0C-1的第一层 无机高温胶粘剂，固化后在其上面再塗上热膨胀系数大于第一层1. 7X ΙΟ"6 α/0C ―1，小于
2.OX ΙΟ"6 α/0C 1的第二层无机高温胶粘剂並進行固化处理，以此类推。直至最后一层无 机高温胶粘剂的热膨胀系数与第二个被粘接密封物体的热膨胀系数之差小于1. 7 X ΙΟ"6 2. OX ΙΟ"6 α/0C 1为止。将热膨胀系数较大的第二个被粘接密封物体表面進行化学处理 后，用这种热膨胀系数与第二个被粘体之间的差值小于1. 7X ΙΟ"6 2. 0Χ10_6α /°C 1的 无机高温胶粘剂粘接並固化，从而形成自热膨胀系数较小的第一个被粘物体表面起，相邻 层面的不同物体(即一系列无机高温胶粘剂涂层)的热膨胀系数之差均小于1. 7 X ΙΟ"6 2. OX ΙΟ"6 α/Γ"1的“过渡层”。实践证明，这个“过渡层”可使热膨胀系数相差一倍以上的 不同材质的物体在1350°C以上的高温、6. 5MPa高压条件下，粘接密封处不产生裂纹，不泄 漏。
下面结合附图对本发明的实施方法作進一步说明图1为热膨胀系数为7. 3 X ΙΟ"6 α/0C 1的第一个被粘接体“刚玉陶瓷管”和热膨 胀系数为13. 2 X ΙΟ"6 α /0C 1的第二个被密封粘接体“不锈钢管”。图2为刚玉陶瓷管和不锈钢管粘接密封好的剖面图实施例如图1-2所示1为热膨胀系数为7. 3 X ΙΟ"6 α/0C 1的第一个被粘接体“刚玉陶瓷 管” ；2为刚玉陶瓷管的外表面；3为热膨胀系数为13. 2X ΙΟ"6 α /°C 1的第二个被密封粘接 体“不锈钢管”;4为3的内表面；5为系列高温无机胶粘剂中热膨胀系数为9. OX 10_6 α /°C 1 的“I型高温无机胶粘剂”及所形成的胶层；6为热膨胀系数为11. OX 10_6α /°C 1的“II型 高温无机胶粘剂”及所形成的胶层；7为热膨胀系数为12. 7 X ΙΟ"6 α/0C 1的“III型高温无 机胶粘剂”及所形成的胶层；8为固化在第二个被密封粘接体“不锈钢管”内表面4上的III 型高温无机胶粘剂及所形成的胶层。具体方法如下将1的外表面1用250目的刚玉沙喷砂打毛，使之变成粗糙的表 面。用浓硫酸100(体积份)加30(体积份)的重铬酸钠饱和溶液配制成的表面处理液， 在60°C _65°C下将1浸泡15分钟后，用去离子水洗涤干净並烘干。在其上均勻喷塗一层 热膨胀系数为9. OX ΙΟ—、/°C 1的“I型高温无机胶粘剂” 5，在室温下的空气中放置12小 时后，放入烘箱中固化首先加热至80°C，恒温2小时，再升至160°C，恒温2小时然后缓慢 降至室温，在1的表面上形成热膨胀系数为9. 0Χ10_6α /°C 1的“I型高温无机胶粘剂”层 5。将A管取出，在5的表面上再均勻喷塗一层热膨胀系为11. OX 10_6 α/°C 1的“II型高 温无机胶粘剂”，重复上述固化程序，形成热膨胀系为11. OX 10_6的“II型高温无机胶粘剂” 层6。将第二个被密封粘接体“不锈钢管”3的内表面打毛並放入用上述配方配制成的表面 处理液浸泡15分钟后，用去离子水洗涤干净並烘干。将热膨胀系数为12. 7 X ΙΟ"6的“III 型高温无机胶粘剂”均勻塗在B的内表面，並按上述程序進行固化，在3的内表面形成了热 膨胀系数为UJXlO—a/nil型高温无机胶粘剂胶层8。再将刚玉陶瓷管1已形成热 膨胀系为11. 0X10—6的“II型高温无机胶粘剂” 6的表面层再均勻塗上“III型高温无机 胶粘剂” 8，形成没固化的胶层7后，以旋转方式慢慢插入B中(7与8均为热膨胀系数为 12. 7X ΙΟ"6 α/0C 1的III型高温无机胶粘剂)，在室温下放置24小时，然后放入烘箱中重 复上述固化程序。用本发明方法制成的高温、高压传感器可以安全可靠的工作在高温1350°C以上、高压6Mpa以上的严酷环境中，不产生泄露。
权利要求
一种将两个热膨胀系数相差悬殊的不同材质物体進行可靠的粘接密封的方法，其特征在于在这两个不同材质物体之间，用加有不同比例“热膨胀系数调解剂”的系列高温无机胶粘剂形成一个由多层热膨胀系数逐渐变化的高温无机胶粘剂形成的过渡层，在过渡层中相邻两层的热膨胀系数之差小于2×10-6。
2.如权利要求书1所述的将两个热膨胀系数相差悬殊的不同材质物体進行可靠的粘 接密封的方法，其特征在于“热膨胀系数调解剂”是用粒径小于1微粉的铜粉、铁粉和粒径 小于1微粉的a型三氧化二铝粉、3%的高温树脂，按两种被粘接物的热膨胀系数差值大小 配制成的。
全文摘要
一种可以将两种热膨胀系数相差悬殊的不同材质可靠粘接密封的方法，是通过在两个被粘接物体之间用热膨胀系数逐渐变化的系列高温无机胶粘剂过渡层实现的。这种方法可以使两个被粘接体之间的密封接缝在1350℃以上的高温、6.5MPa以上的高压下不产生裂纹，不泄漏。
文档编号F16B11/00GK101839273SQ20091001070
公开日2010年9月22日 申请日期2009年3月16日 优先权日2009年3月16日
发明者吴春瑜, 彭魁, 王冬青, 苏铁力 申请人:苏铁力