Saldimi i qeramikës dhe metaleve

1. Lëmimi i fortë

Është e vështirë të saldohen qeramika dhe përbërësit qeramikë, qeramikë dhe metalikë. Pjesa më e madhe e materialit të saldimit formon një top në sipërfaqen e qeramikës, me pak ose aspak lagie. Metali mbushës i saldimit që mund të lagë qeramikën është i lehtë për të formuar një sërë komponimesh të brishta (si karbide, silicide dhe komponime ternare ose shumëvariabël) në ndërfaqen e bashkimit gjatë saldimit. Ekzistenca e këtyre komponimeve ndikon në vetitë mekanike të bashkimit. Përveç kësaj, për shkak të ndryshimit të madh të koeficientëve të zgjerimit termik midis qeramikës, metalit dhe materialit të saldimit, do të ketë stres të mbetur në bashkim pasi temperatura e saldimit të ftohet në temperaturën e dhomës, gjë që mund të shkaktojë çarje të bashkimit.

Lagështia e kallajit në sipërfaqen qeramike mund të përmirësohet duke shtuar elementë metalikë aktivë në kallajin e zakonshëm; Temperatura e ulët dhe saldimi me kohëzgjatje të shkurtër mund të zvogëlojnë efektin e reaksionit ndërfaqësor; Stresi termik i nyjes mund të zvogëlohet duke projektuar një formë të përshtatshme nyjeje dhe duke përdorur një metal me një ose shumë shtresa si shtresë të ndërmjetme.

2. Saldues

Qeramika dhe metali zakonisht lidhen në furrën me vakum ose furrën me hidrogjen dhe argon. Përveç karakteristikave të përgjithshme, metalet mbushëse të saldimit për pajisjet elektronike me vakum duhet të kenë edhe disa kërkesa të veçanta. Për shembull, bashkuesi nuk duhet të përmbajë elementë që prodhojnë presion të lartë avulli, në mënyrë që të mos shkaktojë rrjedhje dielektrike dhe helmim katodik të pajisjeve. Në përgjithësi specifikohet që kur pajisja është në punë, presioni i avullit të bashkuesit nuk duhet të kalojë 10-3pa, dhe papastërtitë me presion të lartë avulli të përmbajtura nuk duhet të kalojnë 0.002% ~ 0.005%; w(o) e bashkuesit nuk duhet të kalojë 0.001%, në mënyrë që të shmanget avulli i ujit i gjeneruar gjatë saldimit në hidrogjen, i cili mund të shkaktojë spërkatje të metalit të shkrirë të bashkuar; Përveç kësaj, bashkuesi duhet të jetë i pastër dhe pa okside sipërfaqësore.

Gjatë saldimit pas metalizimit qeramik, mund të përdoren bakër, bazë, bakër argjendi, bakër ari dhe metale të tjera mbushëse të saldimit me aliazh.

Për saldimin direkt të qeramikës dhe metaleve, duhet të zgjidhen metale mbushëse për saldim që përmbajnë elementë aktivë Ti dhe Zr. Metalet mbushëse binare janë kryesisht Ti, Cu dhe Ti, të cilat mund të përdoren në 1100 ℃. Midis kallajit ternar, Ag, Cu, Ti (W) (TI) është kallaji më i përdorur, i cili mund të përdoret për saldimin direkt të qeramikës dhe metaleve të ndryshme. Metali mbushës ternar mund të përdoret me fletë metalike, pluhur ose metal mbushës eutektik Ag, Cu me pluhur Ti. Metali mbushës për saldim B-ti49be2 ka rezistencë të ngjashme ndaj korrozionit me çelikun inox dhe presion të ulët të avullit. Mund të zgjidhet me përparësi në nyjet e vulosjes me vakum me rezistencë ndaj oksidimit dhe rrjedhjes. Në kallajin ti-v-cr, temperatura e shkrirjes është më e ulëta (1620 ℃) ​​kur w (V) është 30%, dhe shtimi i Cr mund ta zvogëlojë në mënyrë efektive diapazonin e temperaturës së shkrirjes. Salduesi B-ti47.5ta5 pa Cr është përdorur për saldim të drejtpërdrejtë të aluminit dhe oksidit të magnezit, dhe lidhja e tij mund të funksionojë në një temperaturë ambienti prej 1000 ℃. Tabela 14 tregon fluksin aktiv për lidhje të drejtpërdrejtë midis qeramikës dhe metalit.

Tabela 14 metale mbushëse aktive të saldimit për saldimin qeramik dhe metalik

2. Teknologjia e saldimit

Qeramika e para-metalizuar mund të ngjitet në gaz inert me pastërti të lartë, hidrogjen ose mjedis vakumi. Saldimi në vakum përdoret përgjithësisht për saldimin direkt të qeramikës pa metalizim.

(1) Procesi universal i saldimit Procesi universal i saldimit të qeramikës dhe metalit mund të ndahet në shtatë procese: pastrimi i sipërfaqes, veshja me pastë, metalizimi i sipërfaqes qeramike, veshja me nikel, saldimi dhe inspektimi pas saldimit.

Qëllimi i pastrimit të sipërfaqes është heqja e njollave të vajit, njollave të djersës dhe filmit oksid në sipërfaqen e metalit bazë. Pjesët metalike dhe ngjitësi duhet të pastrohen fillimisht nga yndyrat, pastaj filmi oksid duhet të hiqet me anë të larjes me acid ose alkali, të lahet me ujë të rrjedhshëm dhe të thahet. Pjesët me kërkesa të larta duhet të trajtohen me nxehtësi në furrë vakumi ose furrë hidrogjeni (mund të përdoret edhe metoda e bombardimit me jone) në temperaturë dhe kohë të përshtatshme për të pastruar sipërfaqen e pjesëve. Pjesët e pastruara nuk duhet të vijnë në kontakt me objekte me yndyrë ose me duar të zhveshura. Ato duhet të futen menjëherë në procesin tjetër ose në tharëse. Ato nuk duhet të ekspozohen në ajër për një kohë të gjatë. Pjesët qeramike duhet të pastrohen me aceton dhe ultratinguj, të lahen me ujë të rrjedhshëm dhe së fundmi të zihen dy herë me ujë të deionizuar për 15 minuta çdo herë.

Veshje me pastë është një proces i rëndësishëm i metalizimit të qeramikës. Gjatë veshjes, ajo aplikohet në sipërfaqen qeramike që do të metalizohet me një furçë ose makinë veshjeje me pastë. Trashësia e veshjes është përgjithësisht 30 ~ 60 mm. Pasta përgatitet përgjithësisht nga pluhur metali i pastër (ndonjëherë shtohet oksid metali i përshtatshëm) me një madhësi grimcash prej rreth 1 ~ 5 μm dhe ngjitës organik.

Pjesët qeramike të ngjitura dërgohen në një furrë hidrogjeni dhe sinterizohen me hidrogjen të lagësht ose amoniak të thyer në 1300 ~ 1500 ℃ për 30 ~ 60 minuta. Për pjesët qeramike të veshura me hidride, ato duhet të ngrohen në rreth 900 ℃ për të dekompozuar hidridet dhe për të reaguar me metalin e pastër ose titanin (ose zirkonin) që mbetet në sipërfaqen e qeramikës për të përftuar një shtresë metalike në sipërfaqen e qeramikës.

Për shtresën e metalizuar MoMn, në mënyrë që të laget me kallajin, një shtresë nikeli prej 1.4 ~ 5um duhet të elektrolitohet ose të veshet me një shtresë pluhuri nikeli. Nëse temperatura e saldimit është më e ulët se 1000 ℃, shtresa e nikelit duhet të para-sinterizohet në një furrë hidrogjeni. Temperatura dhe koha e sinterizimit janë 1000 ℃ / 15 ~ 20 minuta.

Qeramika e trajtuar është pjesë metalike, të cilat duhet të montohen në një tërësi me çelik inox ose grafit dhe kallëpe qeramike. Në nyje duhet të instalohet kallaj dhe pjesa e punës duhet të mbahet e pastër gjatë gjithë procesit dhe nuk duhet të preket me duar të zhveshura.

Saldimi duhet të kryhet në një furrë me argon, hidrogjen ose vakum. Temperatura e saldimit varet nga metali mbushës i saldimit. Për të parandaluar çarjen e pjesëve qeramike, shkalla e ftohjes nuk duhet të jetë shumë e shpejtë. Përveç kësaj, saldimi mund të aplikojë edhe një presion të caktuar (rreth 0.49 ~ 0.98mpa).

Përveç inspektimit të cilësisë së sipërfaqes, pjesët e salduara me brazdë duhet t'i nënshtrohen edhe inspektimit të goditjes termike dhe vetive mekanike. Pjesët e vulosjes për pajisjet me vakum duhet t'i nënshtrohen gjithashtu testit të rrjedhjes sipas rregulloreve përkatëse.

(2) Saldimi direkt kur bëhet saldimi direkt (metoda aktive e metalit), së pari pastroni sipërfaqen e saldimeve qeramike dhe metalike, dhe më pas montoni ato. Për të shmangur çarjet e shkaktuara nga koeficientët e ndryshëm të zgjerimit termik të materialeve përbërëse, shtresa tampon (një ose më shumë shtresa fletësh metalike) mund të rrotullohet midis saldimeve. Metali mbushës i saldimit duhet të fiksohet midis dy saldimeve ose të vendoset në pozicionin ku boshllëku mbushet me metal mbushës të saldimit sa më shumë që të jetë e mundur, dhe më pas saldimi duhet të kryhet si saldimi i zakonshëm me vakum.

Nëse përdoret saldim Ag Cu Ti për saldim të drejtpërdrejtë, duhet të përdoret metoda e saldimit me vakum. Kur shkalla e vakumit në furrë arrin 2.7 ×, filloni ngrohjen në 10-3pa, dhe temperatura mund të rritet me shpejtësi në këtë kohë; Kur temperatura është afër pikës së shkrirjes së saldimit, temperatura duhet të rritet ngadalë në mënyrë që temperatura e të gjitha pjesëve të saldimit të priret të jetë e njëjtë; Kur saldimi të shkrihet, temperatura duhet të rritet me shpejtësi në temperaturën e saldimit, dhe koha e mbajtjes duhet të jetë 3 ~ 5 minuta; Gjatë ftohjes, duhet të ftohet ngadalë deri në 700 ℃, dhe mund të ftohet natyrshëm me furrën pas 700 ℃.

Kur saldimi aktiv Ti-Cu ngjitet direkt me saldim, forma e saldimit mund të jetë fletë alumini Cu plus pluhur Ti ose pjesë Cu plus fletë alumini Ti, ose sipërfaqja qeramike mund të veshet me pluhur Ti plus fletë alumini Cu. Para saldimit, të gjitha pjesët metalike duhet të degazohen me vakum. Temperatura e degazimit të bakrit pa oksigjen duhet të jetë 750 ~ 800 ℃, dhe Ti, Nb, Ta, etj. duhet të degazohen në 900 ℃ për 15 minuta. Në këtë kohë, shkalla e vakumit nuk duhet të jetë më e vogël se 6.7 × 10-3Pa. Gjatë saldimit, montoni përbërësit që do të saldohen në pajisje, ngrohini ato në furrën e vakumit në 900 ~ 1120 ℃, dhe koha e mbajtjes është 2 ~ 5 minuta. Gjatë gjithë procesit të saldimit, shkalla e vakumit nuk duhet të jetë më e vogël se 6.7 × 10-3Pa.

Procesi i ngjitjes së metodës Ti Ni është i ngjashëm me atë të metodës Ti Cu, dhe temperatura e ngjitjes është 900 ± 10 ℃.

(3) Metoda e saldimit me oksid Metoda e saldimit me oksid është një metodë për të realizuar lidhje të besueshme duke përdorur fazën e qelqit të formuar nga shkrirja e bashkuesit me oksid për të depërtuar në qeramikë dhe për të lagur sipërfaqen metalike. Mund të lidhë qeramikën me qeramikë dhe qeramikën me metale. Metalet mbushëse të saldimit me oksid përbëhen kryesisht nga Al2O3, Cao, Bao dhe MgO. Duke shtuar B2O3, Y2O3 dhe ta2o3, mund të merren metale mbushëse të saldimit me pika të ndryshme shkrirjeje dhe koeficientë zgjerimi linear. Përveç kësaj, metalet mbushëse të saldimit me fluor me CaF2 dhe NaF si përbërës kryesorë mund të përdoren gjithashtu për të lidhur qeramikën dhe metalet për të marrë nyje me rezistencë të lartë ndaj nxehtësisë.