Pangeboran keramik sareng logam

1. Kamampuh pikeun dibraze

Hésé pikeun ngabrazing keramik sareng komponén keramik, keramik sareng logam. Kaseueuran solder ngabentuk bal dina permukaan keramik, kalayan saeutik atanapi henteu baseuh. Logam pangisi brazing anu tiasa ngabaseuhan keramik gampang ngabentuk rupa-rupa sanyawa rapuh (sapertos karbida, silisida sareng sanyawa terner atanapi multivariat) dina antarmuka sambungan nalika brazing. Ayana sanyawa ieu mangaruhan sipat mékanis sambungan. Salian ti éta, kusabab bédana koéfisién ékspansi termal anu ageung antara keramik, logam sareng solder, bakal aya tegangan sésa dina sambungan saatos suhu brazing didinginkan ka suhu kamar, anu tiasa nyababkeun retakan sambungan.

Kamampuh baseuhna solder dina permukaan keramik bisa ningkat ku cara nambahkeun unsur logam aktif kana solder umum; Suhu handap jeung patri nu pondok bisa ngurangan pangaruh réaksi antarmuka; Tegangan termal sambungan bisa dikirangan ku cara ngarancang bentuk sambungan nu cocog jeung ngagunakeun logam tunggal atawa multi-lapisan salaku lapisan panengah.

2. Solder

Keramik sareng logam biasana disambungkeun dina tungku vakum atanapi tungku hidrogén sareng argon. Salian ti ciri umum, logam pangisi brazing pikeun alat éléktronik vakum ogé kedah ngagaduhan sababaraha sarat khusus. Salaku conto, solder henteu kedah ngandung unsur anu ngahasilkeun tekanan uap anu luhur, supados henteu nyababkeun bocor dielektrik sareng karacunan katoda alat. Sacara umum ditangtukeun yén nalika alat dianggo, tekanan uap solder henteu kedah ngaleuwihan 10-3pa, sareng pangotor tekanan uap anu luhur anu dikandung henteu kedah ngaleuwihan 0,002% ~ 0,005%; W(o) solder henteu kedah ngaleuwihan 0,001%, supados nyingkahan uap cai anu dihasilkeun nalika brazing dina hidrogén, anu tiasa nyababkeun cipratan logam solder anu cair; Salaku tambahan, solder kedah bersih sareng bébas tina oksida permukaan.

Nalika mematri saatos metalisasi keramik, tambaga, dasar, tambaga pérak, tambaga emas sareng logam pangisi mematri paduan sanésna tiasa dianggo.

Pikeun patri langsung keramik sareng logam, logam pangisi patri anu ngandung unsur aktif Ti sareng Zr kedah dipilih. Logam pangisi binér utamina Ti Cu sareng Ti Ni, anu tiasa dianggo dina suhu 1100 ℃. Di antara solder terner, Ag Cu Ti (W) (TI) nyaéta solder anu paling umum dianggo, anu tiasa dianggo pikeun patri langsung rupa-rupa keramik sareng logam. Logam pangisi terner tiasa dianggo ku foil, bubuk atanapi logam pangisi eutektik Ag Cu sareng bubuk Ti. Logam pangisi patri B-ti49be2 gaduh résistansi korosi anu sami sareng stainless steel sareng tekanan uap anu handap. Éta tiasa dipilih sacara khusus dina sambungan segel vakum kalayan résistansi oksidasi sareng bocor. Dina solder ti-v-cr, suhu leburna paling handap (1620 ℃) ​​nalika w (V) nyaéta 30%, sareng panambahan Cr tiasa sacara efektif ngirangan rentang suhu lebur. Solder B-ti47.5ta5 tanpa Cr parantos dianggo pikeun patri langsung alumina sareng magnesium oksida, sareng sambunganna tiasa dianggo dina suhu sekitar 1000 ℃. Tabel 14 nunjukkeun fluks aktif pikeun sambungan langsung antara keramik sareng logam.

Tabel 14 logam pangisi patri aktif pikeun patri keramik sareng logam

2. Téhnologi patri

Keramik anu tos di-metalisis tiasa di-brazing dina lingkungan gas inert anu kualitasna luhur, hidrogén, atanapi vakum. Brazing vakum umumna dianggo pikeun brazing langsung keramik tanpa metalisasi.

(1) Prosés patri universal prosés patri universal keramik sareng logam tiasa dibagi kana tujuh prosés: beberesih permukaan, palapis pasta, metalisasi permukaan keramik, palapis nikel, patri sareng pamariksaan pasca las.

Tujuan beberesih permukaan nyaéta pikeun miceun noda minyak, noda késang, sareng pilem oksida dina permukaan logam dasar. Bagian logam sareng solder kedah di-degreaze heula, teras pilem oksida kedah dicabut ku cara ngumbah asam atanapi alkali, dikumbah ku cai ngocor sareng dikeringkeun. Bagian anu saratna luhur kedah dipanaskeun dina tungku vakum atanapi tungku hidrogén (metode bombardment ion ogé tiasa dianggo) dina suhu sareng waktos anu pas pikeun ngabersihkeun permukaan bagian. Bagian anu dibersihkeun henteu kedah kontak sareng barang anu berminyak atanapi leungeun kosong. Éta kedah langsung diasupkeun kana prosés salajengna atanapi kana pangering. Éta henteu kedah kakeunaan hawa salami lami. Bagian keramik kedah dibersihkeun ku aseton sareng ultrasonik, dikumbah ku cai ngocor, sareng pamustunganana dikulub dua kali ku cai deionisasi salami 15 menit unggal waktos.

Palapis pasta mangrupikeun prosés penting dina metalisasi keramik. Salila palapis, éta diterapkeun kana permukaan keramik anu badé dimetalisis nganggo sikat atanapi mesin palapis pasta. Ketebalan palapis umumna 30 ~ 60mm. Pasta umumna disiapkeun tina bubuk logam murni (kadang-kadang oksida logam anu pas ditambihkeun) kalayan ukuran partikel sakitar 1 ~ 5um sareng perekat organik.

Bagian keramik anu ditempelkeun dikirim ka tungku hidrogén teras disinter ku hidrogén baseuh atanapi amonia anu dipecah dina suhu 1300 ~ 1500 ℃ salami 30 ~ 60 menit. Pikeun bagian keramik anu dilapis ku hidrida, éta kedah dipanaskeun dugi ka sakitar 900 ℃ pikeun ngarecah hidrida sareng ngaréaksikeun sareng logam murni atanapi titanium (atanapi zirkonium) anu sésana dina permukaan keramik pikeun kéngingkeun lapisan logam dina permukaan keramik.

Pikeun lapisan logam Mo Mn, supados baseuh ku solder, lapisan nikel 1,4 ~ 5um kedah dilapis éléktropléksi atanapi dilapis ku lapisan bubuk nikel. Upami suhu patri langkung handap tibatan 1000 ℃, lapisan nikel kedah disinter sateuacanna dina tungku hidrogén. Suhu sareng waktos sintering nyaéta 1000 ℃ /15 ~ 20 menit.

Keramik anu diolah nyaéta bagian logam, anu kedah dirakit janten hiji nganggo cetakan stainless steel atanapi grafit sareng keramik. Solder kedah dipasang dina sambunganna, sareng benda kerja kedah dijaga kabersihanana salami operasi, sareng henteu kedah dirampa ku leungeun kosong.

Pematrian kedah dilaksanakeun dina tungku argon, hidrogén atanapi tungku vakum. Suhu pematrian gumantung kana logam pangisi pematrian. Pikeun nyegah retakan bagian keramik, laju pendinginan henteu kedah gancang teuing. Salian ti éta, pematrian ogé tiasa nerapkeun tekanan anu tangtu (sakitar 0,49 ~ 0,98mpa).

Salian ti pamariksaan kualitas permukaan, las anu dipatri ogé kedah diuji coba ku kejutan termal sareng pamariksaan sipat mékanis. Bagian segel pikeun alat vakum ogé kedah diuji bocor numutkeun peraturan anu aya hubunganana.

(2) Patri langsung nalika patri langsung (métode logam aktif), mimitina bersihkeun permukaan las keramik sareng logam, teras pasangkeun. Pikeun nyingkahan retakan anu disababkeun ku koéfisién ékspansi termal anu béda tina bahan komponén, lapisan panyangga (hiji atanapi langkung lapisan lambaran logam) tiasa diputer di antara las. Logam pangisi patri kedah dijepit di antara dua las atanapi disimpen dina posisi dimana celah dieusi ku logam pangisi patri sajauh mungkin, teras patri kedah dilaksanakeun sapertos patri vakum biasa.

Upami solder Ag Cu Ti dianggo pikeun patri langsung, metode patri vakum kedah dianggo. Nalika derajat vakum dina tungku ngahontal 2,7 × Mimitian manaskeun dina 10-3pa, sareng suhu tiasa naék gancang dina waktos ieu; Nalika suhu caket kana titik lebur solder, suhu kedah naék lalaunan pikeun ngajantenkeun suhu sadaya bagian las condong sami; Nalika solder dilebur, suhu kedah naék gancang ka suhu patri, sareng waktos nahan kedah 3 ~ 5 menit; Salila niiskeun, éta kedah didinginkan lalaunan sateuacan 700 ℃, sareng éta tiasa didinginkan sacara alami ku tungku saatos 700 ℃.

Nalika solder aktif Ti Cu dibrazing langsung, bentuk solderna tiasa foil Cu ditambah bubuk Ti atanapi bagian Cu ditambah foil Ti, atanapi permukaan keramik tiasa dilapis ku bubuk Ti ditambah foil Cu. Sateuacan dibrazing, sadaya bagian logam kedah didegaskeun ku vakum. Suhu degassing tambaga bébas oksigén kedah 750 ~ 800 ℃, sareng Ti, Nb, Ta, jsb. kedah didegaskeun dina 900 ℃ salami 15 menit. Dina waktos ieu, derajat vakum henteu kedah kirang ti 6,7 × 10-3Pa. Salila dibrazing, kumpulkeun komponén anu badé dilas dina fixture, panaskeun dina tungku vakum dugi ka 900 ~ 1120 ℃, sareng waktos nahan nyaéta 2 ~ 5 menit. Salila sakabéh prosés dibrazing, derajat vakum henteu kedah kirang ti 6,7 × 10-3Pa.

Prosés brazing tina metoda Ti Ni sarua jeung metoda Ti Cu, sarta suhu brazing nyaeta 900 ± 10 ℃.

(3) Métode patri oksida métode patri oksida nyaéta métode pikeun ngawujudkeun sambungan anu tiasa dipercaya ku cara ngagunakeun fase kaca anu dibentuk ku leburna solder oksida pikeun nyusup kana keramik sareng ngabaseuhan permukaan logam. Éta tiasa nyambungkeun keramik sareng keramik sareng keramik sareng logam. Logam pangisi patri oksida utamina diwangun ku Al2O3, Cao, Bao sareng MgO. Ku cara nambihan B2O3, Y2O3 sareng ta2o3, logam pangisi patri kalayan rupa-rupa titik lebur sareng koéfisién ékspansi linier tiasa didapet. Salian ti éta, logam pangisi patri fluorida kalayan CaF2 sareng NaF salaku komponén utama ogé tiasa dianggo pikeun nyambungkeun keramik sareng logam pikeun kéngingkeun sambungan kalayan kakuatan anu luhur sareng résistansi panas anu luhur.