陶瓷和金属可以通过特定工艺一起烧制，但需克服两者在物理和化学性质上的显著差异（如热膨胀系数、熔点差异等）。以下是详细解答及氧化锆陶瓷与不锈钢结合烧结的方法：

一、陶瓷与金属共烧的可行性及挑战

1.可行性

特殊工艺支持：通过梯度材料、中间层或低温共烧技术（LTCC/HTCC）可实现结合。

材料选择：需匹配热膨胀系数（CTE），如氧化锆（CTE≈10×10⁻⁶/°C）与某些不锈钢（如316L，CTE≈16×10⁻⁶/°C）需调整成分或添加过渡层。

主要挑战

热膨胀不匹配：可能导致开裂或界面剥离。

化学相容性：高温下金属氧化或与陶瓷反应（如Fe扩散到陶瓷中）。

烧结温度差异：不锈钢熔点约1400-1450°C，氧化锆烧结温度约1500°C，需平衡烧结条件。

二、氧化锆陶瓷与不锈钢的结合方法

1. 间接烧结（分步工艺）

步骤：

1.先单独烧结氧化锆陶瓷；

通过钎焊、扩散焊或胶粘剂与不锈钢连接。

钎焊材料：Ag-Cu-Ti活性钎料（形成Ti-O化学键），或使用Ni基中间层。

优点：避免高温共烧的不兼容问题。

2. 共烧技术（需优化条件）

低温共烧（LTCC）：

使用改性氧化锆（如掺入玻璃相）降低烧结温度至900-1100°C，匹配不锈钢耐温极限。

添加CTE调节剂（如Al₂O₃）减少应力。

热等静压（HIP）：高温高压下促进界面扩散结合。

3. 功能梯度材料（FGM）

在氧化锆与不锈钢之间设计成分梯度过渡层（如ZrO₂→Ni-ZrO₂复合→Ni→不锈钢），缓解应力。

4. 表面处理增强结合

不锈钢预处理：表面粗化、预氧化生成Cr₂O₃层（提高润湿性）。

陶瓷表面金属化：在氧化锆上溅射Ti/Ni薄膜，再与不锈钢焊接。

三、典型应用与注意事项

应用：牙科种植体（氧化锆-钛结合）、高温传感器（需抗氧化涂层）。

注意事项：

严格控制烧结气氛（如惰性气体或真空）防止金属氧化。

界面分析（SEM/EDS）确认无有害相（如脆性金属间化合物）。

四、总结

氧化锆与不锈钢的直接共烧难度大，通常需间接连接或通过梯度过渡层实现。实际工艺选择需权衡性能需求与成本，建议通过实验优化烧结参数（温度、保温时间、压力）。

广东夏阳精细陶瓷科技有限公司研发制造的先进精细陶瓷是近年兴起的新型材料，具有耐超高温度、高硬度、耐酸碱腐蚀，不导磁、不导电，特殊光色效果，在航天航空、通信、汽车、化工、医疗、电子、精密机械等军工民用行业有广泛的用途。正成为未来最具前途的新材料之一；夏阳拥有多名材料博士和陶瓷工程师;设备齐全的实验室；全套先进的制造检测设备：气压烧结炉，真空烧结炉，冷等静压，干式压力机，注塑成型机、炼泥设备等；拥有熟的干压成形、冷等静压成形！精细陶瓷制造生产有氧化锆、氧化镁锆、增韧氧化锆、氧化铝、氮化硅、碳化硅和彩色陶瓷。如需咨询更多材料以及解决技术难题可以直接联系我们：185-8811-0628