1. Brazabilidade
É difícil soldar compoñentes cerámicos e cerámicos, cerámicos e metálicos. A maior parte da soldadura forma unha bóla na superficie cerámica, con pouca ou ningunha humectación. O metal de aporte de soldadura que pode humedecer a cerámica forma facilmente unha variedade de compostos fráxiles (como carburos, siliciuros e compostos ternarios ou multivariados) na interface da unión durante a soldadura. A presenza destes compostos afecta as propiedades mecánicas da unión. Ademais, debido á gran diferenza de coeficientes de expansión térmica entre a cerámica, o metal e a soldadura, haberá tensión residual na unión despois de que a temperatura de soldadura se arrefríe á temperatura ambiente, o que pode causar rachaduras na unión.
A mollabilidade da soldadura na superficie cerámica pódese mellorar engadindo elementos metálicos activos á soldadura común; a baixa temperatura e a soldadura a curto prazo poden reducir o efecto da reacción na interface; a tensión térmica da unión pódese reducir deseñando unha forma de unión axeitada e usando un metal dunha ou varias capas como capa intermedia.
2. Soldadura
A cerámica e o metal adoitan conectarse nun forno de baleiro ou nun forno de hidróxeno e argón. Ademais das características xerais, os metais de recheo para soldadura por soldadura para dispositivos electrónicos de baleiro tamén deben ter algúns requisitos especiais. Por exemplo, a soldadura non debe conter elementos que produzan unha alta presión de vapor, para non causar fugas dieléctricas e envelenamento por cátodo dos dispositivos. Xeralmente, especifícase que, cando o dispositivo está en funcionamento, a presión de vapor da soldadura non debe superar os 10-3 Pa e as impurezas de alta presión de vapor contidas non deben superar o 0,002 % ~ 0,005 %; o w (o) da soldadura non debe superar o 0,001 %, para evitar o vapor de auga xerado durante a soldadura en hidróxeno, que pode causar salpicaduras de metal de soldadura fundido; Ademais, a soldadura debe estar limpa e libre de óxidos superficiais.
Ao soldar despois da metalización cerámica, pódense usar metais de recheo de cobre, base, cobre prateado, cobre dourado e outros metais de recheo de soldadura de aliaxe.
Para a soldadura directa de cerámica e metais, débense seleccionar metais de recheo para soldadura que conteñan elementos activos Ti e Zr. Os metais de recheo binarios son principalmente Ti Cu e Ti Ni, que se poden usar a 1100 ℃. Entre a soldadura ternaria, Ag Cu Ti (W) (TI) é a soldadura máis utilizada, que se pode usar para a soldadura directa de diversas cerámicas e metais. O metal de recheo ternario pódese usar mediante lámina, po ou metal de recheo eutéctico Ag Cu con po de Ti. O metal de recheo para soldadura B-ti49be2 ten unha resistencia á corrosión similar á do aceiro inoxidable e unha baixa presión de vapor. Pódese seleccionar preferentemente en unións de selado ao baleiro con resistencia á oxidación e ás fugas. Na soldadura ti-v-cr, a temperatura de fusión é a máis baixa (1620 ℃) cando w (V) é do 30 %, e a adición de Cr pode reducir eficazmente o rango de temperatura de fusión. A soldadura B-ti47.5ta5 sen Cr utilizouse para a soldadura directa de alúmina e óxido de magnesio, e a súa unión pode funcionar a unha temperatura ambiente de 1000 ℃. A táboa 14 mostra o fluxo activo para a conexión directa entre cerámica e metal.
Táboa 14 metais de aporte de soldadura activa para soldadura cerámica e metálica
2. Tecnoloxía de soldadura
As cerámicas premetalizadas pódense soldar en gas inerte de alta pureza, hidróxeno ou ambiente de baleiro. A soldadura ao baleiro úsase xeralmente para a soldadura directa de cerámicas sen metalización.
(1) Proceso de soldadura universal O proceso de soldadura universal de cerámica e metal pódese dividir en sete procesos: limpeza superficial, revestimento en pasta, metalización da superficie cerámica, niquelado, soldadura e inspección posterior á soldadura.
O propósito da limpeza de superficies é eliminar as manchas de aceite, as manchas de suor e a película de óxido na superficie do metal base. As pezas metálicas e a soldadura deben desengrasarse primeiro, despois a película de óxido debe eliminarse mediante lavado con ácido ou álcali, lavarse con auga corrente e secarse. As pezas con altos requisitos deben tratarse termicamente nun forno de baleiro ou nun forno de hidróxeno (tamén se pode usar o método de bombardeo iónico) á temperatura e no tempo axeitados para purificar a superficie das pezas. As pezas limpas non deben entrar en contacto con obxectos graxentos nin con mans espidas. Deben colocarse inmediatamente no seguinte proceso ou na secadora. Non deben estar expostas ao aire durante moito tempo. As pezas cerámicas deben limparse con acetona e ultrasóns, lavarse con auga corrente e finalmente ferverse dúas veces con auga desionizada durante 15 minutos cada vez.
O revestimento en pasta é un proceso importante da metalización cerámica. Durante o revestimento, aplícase á superficie cerámica que se vai metalizar cun pincel ou unha máquina de revestimento en pasta. O grosor do revestimento é xeralmente de 30 a 60 mm. A pasta prepárase xeralmente a partir de po de metal puro (ás veces engádese o óxido metálico axeitado) cun tamaño de partícula de aproximadamente 1 a 5 um e adhesivo orgánico.
As pezas cerámicas encoladas envíanse a un forno de hidróxeno e sintéranse con hidróxeno húmido ou amoníaco craqueado a 1300 ~ 1500 ℃ durante 30 ~ 60 minutos. As pezas cerámicas revestidas con hidruros deben quentarse a uns 900 ℃ para descompoñer os hidruros e reaccionar co metal puro ou o titanio (ou circonio) que queda na superficie cerámica para obter un revestimento metálico na superficie cerámica.
Para a capa metalizada de Mo-Mn, para que se humedezca coa soldadura, débese electrodeportivar ou recubrir cunha capa de po de níquel unha capa de níquel de 1,4 ~ 5 um. Se a temperatura de soldadura é inferior a 1000 ℃, a capa de níquel debe ser sinterizada previamente nun forno de hidróxeno. A temperatura e o tempo de sinterización son de 1000 ℃ / 15 ~ 20 min.
As cerámicas tratadas son pezas metálicas que se ensamblarán nun todo con aceiro inoxidable ou grafito e moldes cerámicos. A soldadura instalarase nas unións e a peza manterase limpa durante toda a operación e non se tocará con mans espidas.
A soldadura realizarase nun forno de argón, hidróxeno ou baleiro. A temperatura de soldadura depende do metal de aporte de soldadura. Para evitar que as pezas cerámicas se rachen, a velocidade de arrefriamento non debe ser demasiado rápida. Ademais, a soldadura tamén pode aplicar unha certa presión (aproximadamente 0,49 ~ 0,98 MPa).
Ademais da inspección da calidade da superficie, as soldaduras soldadas tamén deben someterse a inspeccións de choque térmico e propiedades mecánicas. As pezas de selado para dispositivos de baleiro tamén deben someterse a unha proba de fugas segundo a normativa pertinente.
(2) Soldadura directa: ao soldar directamente (método de metal activo), primeiro limpe a superficie das soldaduras de cerámica e metal e logo mónteas. Para evitar fendas causadas por diferentes coeficientes de expansión térmica dos materiais dos compoñentes, a capa de amortiguamento (unha ou máis capas de láminas metálicas) pode rotarse entre as soldaduras. O metal de recheo de soldadura debe fixarse entre dúas soldaduras ou colocarse na posición onde o oco se encha con metal de recheo de soldadura na medida do posible e, a continuación, a soldadura debe levarse a cabo como a soldadura ao baleiro ordinaria.
Se se usa soldadura de Ag Cu Ti para a soldadura directa, débese adoptar o método de soldadura ao baleiro. Cando o grao de baleiro no forno alcance os 2,7 ×, comece o quecemento a 10-3 Pa, e a temperatura pode subir rapidamente neste momento; cando a temperatura estea preto do punto de fusión da soldadura, a temperatura debe subir lentamente para que a temperatura de todas as partes da soldadura tenda a ser a mesma; cando a soldadura estea fundida, a temperatura debe subir rapidamente ata a temperatura de soldadura, e o tempo de mantemento debe ser de 3 ~ 5 minutos; durante o arrefriamento, debe arrefriarse lentamente antes dos 700 ℃ e pode arrefriarse naturalmente co forno despois dos 700 ℃.
Cando se solda directamente a soldadura activa de Ti e Cu, a forma da soldadura pode ser lámina de Cu máis po de Ti ou pezas de Cu máis lámina de Ti, ou a superficie cerámica pode recubrirse con po de Ti máis lámina de Cu. Antes da soldadura, todas as pezas metálicas deben desgasificarse mediante baleiro. A temperatura de desgasificación do cobre libre de osíxeno debe ser de 750 ~ 800 ℃, e o Ti, Nb, Ta, etc. deben desgasificarse a 900 ℃ durante 15 minutos. Neste momento, o grao de baleiro non debe ser inferior a 6,7 × 10⁻³Pa. Durante a soldadura, monte os compoñentes que se van soldar no dispositivo de fixación, quénteos no forno de baleiro a 900 ~ 1120 ℃ e o tempo de mantemento é de 2 ~ 5 minutos. Durante todo o proceso de soldadura, o grao de baleiro non debe ser inferior a 6,7 × 10⁻³Pa.
O proceso de soldadura do método Ti Ni é semellante ao do método Ti Cu e a temperatura de soldadura é de 900 ± 10 ℃.
(3) Método de soldadura por óxido O método de soldadura por óxido é un método para realizar unha conexión fiable mediante o uso da fase vítrea formada pola fusión da soldadura de óxido para infiltrarse na cerámica e humedecer a superficie metálica. Pode conectar cerámica con cerámica e cerámica con metais. Os metais de recheo para soldadura por óxido están compostos principalmente por Al2O3, Cao, Bao e MgO. Engadindo B2O3, Y2O3 e Ta2O3, pódense obter metais de recheo para soldadura con varios puntos de fusión e coeficientes de expansión lineal. Ademais, os metais de recheo para soldadura con flúor con CaF2 e NaF como compoñentes principais tamén se poden usar para conectar cerámica e metais para obter unións con alta resistencia e alta resistencia á calor.
Data de publicación: 13 de xuño de 2022