Soldeer van keramiek en metale

1. Soldeerbaarheid

Dit is moeilik om keramiek en keramiek-, keramiek- en metaalkomponente te soldeer. Die meeste van die soldeer vorm 'n bal op die keramiekoppervlak, met min of geen benatting nie. Die soldeervulmetaal wat keramiek kan benat, vorm maklik 'n verskeidenheid bros verbindings (soos karbiede, silisiede en ternêre of meerveranderlike verbindings) by die verbindingskoëffisiënt tydens soldeer. Die teenwoordigheid van hierdie verbindings beïnvloed die meganiese eienskappe van die verbinding. Boonop, as gevolg van die groot verskil in termiese uitbreidingskoëffisiënte tussen keramiek, metaal en soldeer, sal daar oorblywende spanning in die verbinding wees nadat die soldeertemperatuur tot kamertemperatuur afgekoel het, wat verbindingskrake kan veroorsaak.

Die benatbaarheid van die soldeer op die keramiekoppervlak kan verbeter word deur aktiewe metaalelemente by die gewone soldeer te voeg; Lae temperatuur en kort soldeertyd kan die effek van die koppelvlakreaksie verminder; Die termiese spanning van die verbinding kan verminder word deur 'n geskikte verbindingsvorm te ontwerp en 'n enkel- of meerlaagmetaal as die tussenlaag te gebruik.

2. Soldeer

Keramiek en metaal word gewoonlik in 'n vakuumoond of waterstof-argonoond verbind. Benewens algemene eienskappe, moet soldeervullers vir vakuum-elektroniese toestelle ook 'n paar spesiale vereistes hê. Byvoorbeeld, die soldeer moet nie elemente bevat wat hoë dampdruk produseer nie, om nie diëlektriese lekkasie en katodevergiftiging van toestelle te veroorsaak nie. Daar word oor die algemeen gespesifiseer dat wanneer die toestel werk, die dampdruk van die soldeer nie 10-3pa mag oorskry nie, en die hoë dampdruk-onsuiwerhede wat daarin is, mag nie 0.002% ~ 0.005% oorskry nie; Die w(o) van die soldeer mag nie 0.001% oorskry nie, om te verhoed dat waterdamp tydens soldeer in waterstof gegenereer word, wat kan veroorsaak dat gesmelte soldeermetaal spat; Daarbenewens moet die soldeer skoon en vry van oppervlakoksiede wees.

Wanneer soldeer na keramiekmetallisasie, kan koper-, basis-, silwerkoper-, goudkoper- en ander legeringssoldeervullermetale gebruik word.

Vir direkte soldeer van keramiek en metale moet soldeervullers met die aktiewe elemente Ti en Zr gekies word. Die binêre vullers is hoofsaaklik TiCu en TiNi, wat by 1100 ℃ gebruik kan word. Onder die ternêre soldeer is AgCuTi(W)(TI) die mees gebruikte soldeer, wat vir direkte soldeer van verskeie keramiek en metale gebruik kan word. Die ternêre vuller kan as foelie, poeier of AgCu eutektiese vuller met Ti-poeier gebruik word. B-ti49be2 soldeervuller het soortgelyke korrosiebestandheid as vlekvrye staal en lae dampdruk. Dit kan verkieslik gekies word in die vakuumverseëling van verbindings met oksidasie- en lekbestandheid. In ti-v-cr soldeer is die smelttemperatuur die laagste (1620 ℃) ​​wanneer w(V) 30% is, en die byvoeging van Cr kan die smelttemperatuurreeks effektief verminder. B-ti47.5ta5 soldeer sonder Cr is gebruik vir direkte soldeer van alumina en magnesiumoksied, en die verbinding kan by 'n omgewingstemperatuur van 1000 ℃ werk. Tabel 14 toon die aktiewe vloei vir direkte verbinding tussen keramiek en metaal.

Tabel 14 aktiewe soldeervullermetale vir keramiek- en metaalsoldeer

2. Soldeertegnologie

Die vooraf gemetalliseerde keramiek kan in 'n hoë-suiwer inerte gas, waterstof of vakuumomgewing gesoldeer word. Vakuumsoldeer word oor die algemeen gebruik vir direkte soldeer van keramiek sonder metallisering.

(1) Universele soldeerproses Die universele soldeerproses van keramiek en metaal kan in sewe prosesse verdeel word: oppervlakreiniging, pastabedekking, keramiekoppervlakmetallisering, nikkelplatering, soldeer en na-lasinspeksie.

Die doel van oppervlakreiniging is om olievlekke, sweetvlekke en oksiedfilms op die oppervlak van basismetaal te verwyder. Die metaalonderdele en soldeer moet eers ontvet word, dan moet die oksiedfilm verwyder word deur suur- of alkaliwas, met lopende water gewas en gedroog word. Onderdele met hoë vereistes moet hittebehandel word in 'n vakuumoond of waterstofoond (ioonbombardementmetode kan ook gebruik word) by 'n gepaste temperatuur en tyd om die oppervlak van die onderdele te suiwer. Die skoongemaakte onderdele mag nie in kontak kom met vetterige voorwerpe of kaal hande nie. Hulle moet onmiddellik in die volgende proses of in die droër geplaas word. Hulle moet nie vir 'n lang tyd aan die lug blootgestel word nie. Keramiekonderdele moet met asetoon en ultrasonies skoongemaak word, met lopende water gewas word, en uiteindelik twee keer met gedeïoniseerde water vir 15 minute elke keer gekook word.

Pastabedekking is 'n belangrike proses van keramiekmetallisering. Tydens die bedekking word dit met 'n kwas of pastabedekkingsmasjien op die keramiekoppervlak aangewend wat gemetalliseer moet word. Die laagdikte is gewoonlik 30 ~ 60 mm. Die pasta word gewoonlik voorberei van suiwer metaalpoeier (soms word gepaste metaaloksied bygevoeg) met 'n deeltjiegrootte van ongeveer 1 ~ 5 µm en organiese kleefmiddel.

Die geplakte keramiekonderdele word na 'n waterstofoond gestuur en gesinter met nat waterstof of gekraakte ammoniak by 1300 ~ 1500 ℃ vir 30 ~ 60 minute. Vir die keramiekonderdele wat met hidriede bedek is, moet hulle tot ongeveer 900 ℃ verhit word om die hidriede te ontbind en te reageer met suiwer metaal of titanium (of sirkonium) wat op die keramiekoppervlak oorbly om 'n metaallaag op die keramiekoppervlak te verkry.

Vir die MoMn-gemetalliseerde laag, om dit met die soldeer nat te maak, moet 'n nikkellaag van 1.4 ~ 5um elektroplateer of met 'n laag nikkelpoeier bedek word. Indien die soldeertemperatuur laer as 1000 ℃ is, moet die nikkellaag vooraf in 'n waterstofoond gesinter word. Die sintertemperatuur en -tyd is 1000 ℃ / 15 ~ 20 min.

Die behandelde keramiek is metaalonderdele wat in 'n geheel saamgestel moet word met vlekvrye staal of grafiet en keramiekvorms. Soldeersel moet by die verbindings aangebring word, en die werkstuk moet deurgaans skoon gehou word en nie met kaal hande aangeraak word nie.

Soldeerwerk moet in 'n argon-, waterstof- of vakuumoond uitgevoer word. Die soldeertemperatuur hang af van die soldeervulmetaal. Om krake van keramiekonderdele te voorkom, moet die afkoeltempo nie te vinnig wees nie. Daarbenewens kan soldeerwerk ook 'n sekere druk toepas (ongeveer 0.49 ~ 0.98 mpa).

Benewens die oppervlakkwaliteitsinspeksie, moet die gesoldeerde sweislasse ook onderworpe wees aan termiese skok- en meganiese eienskapsinspeksie. Die verseëlingsonderdele vir vakuumtoestelle moet ook onderworpe wees aan lekkasietoetse volgens toepaslike regulasies.

(2) Direkte soldeerwerk wanneer direk gesoldeer word (aktiewe metaalmetode), maak eers die oppervlak van die keramiek- en metaallasverbindings skoon en monteer dit dan. Om krake wat veroorsaak word deur verskillende termiese uitbreidingskoëffisiënte van komponentmateriale te vermy, kan die bufferlaag (een of meer lae metaalplate) tussen die sweisverbindings geroteer word. Die soldeervulmetaal moet tussen twee sweisverbindings vasgeklem word of sover moontlik op die plek geplaas word waar die gaping met soldeervulmetaal gevul word, en dan moet die soldeerwerk soos gewone vakuumsoldeerwerk uitgevoer word.

Indien Ag Cu Ti-soldeersel vir direkte soldeerwerk gebruik word, moet die vakuumsoldeermetode gevolg word. Wanneer die vakuumgraad in die oond 2.7 × bereik, begin verhitting by 10-3 Pa, en die temperatuur kan dan vinnig styg; Wanneer die temperatuur naby die smeltpunt van die soldeersel is, moet die temperatuur stadig verhoog word sodat die temperatuur van alle dele van die sweiswerk dieselfde bly; Wanneer die soldeersel gesmelt is, moet die temperatuur vinnig tot die soldeertemperatuur verhoog word, en die houtyd moet 3 ~ 5 minute wees; Tydens afkoeling moet dit stadig afgekoel word voor 700 ℃, en dit kan natuurlik met die oond na 700 ℃ afgekoel word.

Wanneer TiCu-aktiewe soldeer direk gesoldeer word, kan die vorm van soldeer Cu-foelie plus Ti-poeier of Cu-dele plus Ti-foelie wees, of die keramiekoppervlak kan met Ti-poeier plus Cu-foelie bedek word. Voor die soldeerproses moet alle metaaldele deur vakuum ontgas word. Die ontgassingstemperatuur van suurstofvrye koper moet 750 ~ 800 ℃ wees, en Ti, Nb, Ta, ens. moet vir 15 minute by 900 ℃ ontgas word. Op hierdie tydstip moet die vakuumgraad nie minder as 6.7 × 10-3Pa wees nie. Tydens die soldeerproses, monteer die komponente wat gesweis moet word in die toebehore, verhit dit in die vakuumoond tot 900 ~ 1120 ℃, en die houtyd is 2 ~ 5 minute. Gedurende die hele soldeerproses moet die vakuumgraad nie minder as 6.7 × 10-3Pa wees nie.

Die soldeerproses van Ti Ni-metode is soortgelyk aan dié van Ti Cu-metode, en die soldeertemperatuur is 900 ± 10 ℃.

(3) Oksiedsolderingmetode Die oksiedsolderingmetode is 'n metode om betroubare verbindings te bewerkstellig deur die glasfase wat gevorm word deur die smelt van oksiedsoldering te gebruik om in keramiek te infiltreer en die metaaloppervlak te benat. Dit kan keramiek met keramiek en keramiek met metale verbind. Oksiedsolderingvullermetale bestaan ​​hoofsaaklik uit Al2O3, Cao, Bao en MgO. Deur B2O3, Y2O3 en ta2o3 by te voeg, kan soldeervullermetale met verskillende smeltpunte en lineêre uitbreidingskoëffisiënte verkry word. Daarbenewens kan fluoriedsolderingvullermetale met CaF2 en NaF as die hoofkomponente ook gebruik word om keramiek en metale te verbind om verbindings met hoë sterkte en hoë hittebestandheid te verkry.