Keramikos ir metalo litavimas

1. Lietumas

Sunku lituoti keramiką ir keramikos, keramikos ir metalo komponentus.Didžioji dalis lydmetalio ant keraminio paviršiaus suformuoja rutulį, sušlapindamas arba visai nedrėkdamas.Kietojo litavimo užpildo metalas, galintis sudrėkinti keramiką, litavimo metu jungties sąsajoje lengvai sudaro įvairius trapius junginius (pvz., karbidus, silicidus ir trijų ar daugiamatių junginių).Šių junginių buvimas turi įtakos mechaninėms jungties savybėms.Be to, dėl didelio keramikos, metalo ir lydmetalio šiluminio plėtimosi koeficientų skirtumo, atšalus litavimo temperatūrai iki kambario temperatūros jungtyje atsiras liekamasis įtempis, dėl kurio jungtis gali įtrūkti.

Lydmetalio drėkinamumą ant keraminio paviršiaus galima pagerinti pridedant aktyvių metalinių elementų į bendrą lydmetalą;Žema temperatūra ir trumpas litavimas gali sumažinti sąsajos reakcijos poveikį;Siūlės šiluminis įtempis gali būti sumažintas suprojektavus tinkamą jungties formą ir kaip tarpinį sluoksnį naudojant vieno arba daugiasluoksnį metalą.

2. Lydmetalis

Keramika ir metalas dažniausiai jungiami vakuuminėje krosnyje arba vandenilio ir argono krosnyje.Be bendrųjų charakteristikų, vakuuminių elektroninių prietaisų litavimo užpildams taip pat turėtų būti taikomi tam tikri specialūs reikalavimai.Pavyzdžiui, lydmetalyje neturėtų būti elementų, kurie sukuria aukštą garų slėgį, kad nesukeltų dielektriko nuotėkio ir prietaisų apsinuodijimo katodu.Paprastai nurodoma, kad kai prietaisas veikia, lydmetalio garų slėgis neturi viršyti 10-3pa, o esančios didelio garų slėgio priemaišos neturi viršyti 0,002% ~ 0,005%;Lydmetalio w (o) neturi viršyti 0,001 %, kad litavimo metu vandenilyje nesusidarytų vandens garai, dėl kurių gali išsitaškyti išlydyto lydmetalio;Be to, lydmetalis turi būti švarus ir be paviršiaus oksidų.

Lituojant kietuoju lydmetaliu po keraminio metalizavimo galima naudoti vario, pagrindo, sidabrinio vario, aukso vario ir kitų lydinių litavimo užpildų metalus.

Tiesioginiam keramikos ir metalų litavimui parenkami litavimo užpildai, turintys aktyvių elementų Ti ir Zr.Dvejetainiai užpildai yra daugiausia Ti Cu ir Ti Ni, kuriuos galima naudoti esant 1100 ℃.Tarp trijų dalių lydmetalis Ag Cu Ti (W) (TI) yra dažniausiai naudojamas lydmetalis, kuris gali būti naudojamas tiesioginiam įvairių keramikos ir metalų litavimui.Trijų dalių užpildas gali būti naudojamas folijai, milteliams arba Ag Cu eutektiniam užpildui su Ti milteliais.B-ti49be2 litavimo užpildo metalas turi panašų atsparumą korozijai kaip nerūdijantis plienas ir žemas garų slėgis.Geriausiai jį galima pasirinkti vakuuminio sandarinimo jungtyse su atsparumu oksidacijai ir nuotėkiui.Ti-v-cr lydmetalyje lydymosi temperatūra yra žemiausia (1620 ℃), kai w (V) yra 30%, o Cr pridėjimas gali veiksmingai sumažinti lydymosi temperatūros diapazoną.B-ti47.5ta5 lydmetalis be Cr buvo naudojamas tiesioginiam aliuminio oksido ir magnio oksido litavimui, o jo jungtis gali veikti esant 1000 ℃ aplinkos temperatūrai.14 lentelėje parodytas aktyvusis srautas, skirtas tiesioginiam keramikos ir metalo sujungimui.

14 lentelė. Aktyvus litavimo užpildas, skirtas keramikai ir metalui lituoti

2. Litavimo litavimo technologija

Iš anksto metalizuota keramika gali būti lituojama aukšto grynumo inertinių dujų, vandenilio arba vakuumo aplinkoje.Vakuuminis litavimas paprastai naudojamas tiesioginiam keramikos litavimui be metalizacijos.

(1) Universalus litavimo procesas Universalų keramikos ir metalo litavimo procesą galima suskirstyti į septynis procesus: paviršiaus valymą, dengimą pasta, keraminio paviršiaus metalizavimą, nikeliavimą, litavimą ir patikrinimą po suvirinimo.

Paviršiaus valymo tikslas – pašalinti aliejaus dėmes, prakaito dėmes ir oksido plėvelę nuo netauriųjų metalų paviršiaus.Pirmiausia nuriebalinamos metalinės dalys ir lydmetalis, po to oksido plėvelė nuimama plaunant rūgštimi arba šarmu, nuplaunama tekančiu vandeniu ir išdžiovinama.Dalys, kurioms keliami aukšti reikalavimai, turi būti termiškai apdorojamos vakuuminėje krosnyje arba vandenilio krosnyje (galima naudoti ir jonų bombardavimo metodą) atitinkamoje temperatūroje ir laiku, kad būtų išvalytas dalių paviršius.Išvalytos dalys neturi liestis su riebiais daiktais ar plikomis rankomis.Jie turi būti nedelsiant įdėti į kitą procesą arba į džiovyklą.Jie neturi būti ilgą laiką veikiami oro.Keraminės dalys nuvalomos acetonu ir ultragarsu, nuplaunamos tekančiu vandeniu ir galiausiai virinamos du kartus dejonizuotu vandeniu po 15 min.

Dengimas pasta yra svarbus keramikos metalizavimo procesas.Dengimo metu teptuku arba pasta dengimo mašina tepamas ant metalizuojamo keraminio paviršiaus.Dangos storis paprastai yra 30–60 mm.Paprastai pasta ruošiama iš gryno metalo miltelių (kartais pridedama atitinkamo metalo oksido), kurios dalelių dydis yra apie 1–5 um, ir organinių klijų.

Įklijuotos keraminės dalys siunčiamos į vandenilio krosnį ir sukepinamos šlapiu vandeniliu arba krekingu amoniaku 1300 ~ 1500 ℃ temperatūroje 30 ~ 60 min.Keraminės dalys, padengtos hidridais, turi būti kaitinamos iki maždaug 900 ℃, kad hidridai suskaidytų, ir reaguoti su grynu metalu arba titanu (arba cirkoniu), likusiu ant keraminio paviršiaus, kad keramikos paviršius padengtų metalinę dangą.

Mo Mn metalizuotam sluoksniui, kad jis būtų sudrėkintas litu, 1,4–5 um nikelio sluoksnis turi būti galvanizuotas arba padengtas nikelio miltelių sluoksniu.Jei litavimo temperatūra yra žemesnė nei 1000 ℃, nikelio sluoksnį reikia iš anksto sukepinti vandenilio krosnyje.Sukepinimo temperatūra ir laikas yra 1000 ℃ /15 ~ 20 min.

Apdorota keramika yra metalinės dalys, kurios surenkamos į visumą nerūdijančio plieno arba grafito ir keramikos formomis.Sujungimo vietose turi būti sumontuotas lydmetalis, o ruošinys turi būti švarus viso darbo metu ir jo negalima liesti plikomis rankomis.

Kietasis litavimas turi būti atliekamas argono, vandenilio arba vakuuminėje krosnyje.Litavimo temperatūra priklauso nuo litavimo užpildo metalo.Siekiant išvengti keraminių dalių įtrūkimų, aušinimo greitis neturi būti per greitas.Be to, litavimas taip pat gali paveikti tam tikrą slėgį (apie 0,49 ~ 0,98 mpa).

Be paviršiaus kokybės patikrinimo, lituotiems siūlams taip pat turi būti taikomas terminis šokas ir mechaninių savybių patikrinimas.Vakuuminių įtaisų sandarinimo dalys taip pat turi būti tikrinamos pagal atitinkamas taisykles.

(2) Tiesioginis litavimas lituojant tiesiogiai (aktyvusis metalo metodas), pirmiausia nuvalykite keraminių ir metalinių suvirinimo siūlių paviršių, tada jas surinkite.Siekiant išvengti įtrūkimų, atsirandančių dėl skirtingų komponentinių medžiagų šiluminio plėtimosi koeficientų, tarp suvirinimo darbų galima pasukti buferinį sluoksnį (vieną ar daugiau metalo lakštų sluoksnių).Kietasis litavimo užpildas turi būti įspaustas tarp dviejų suvirinimo siūlių arba dedamas toje vietoje, kur tarpas yra kuo labiau užpildytas litavimo užpildu, o tada litavimas turi būti atliekamas kaip įprastas vakuuminis litavimas.

Jei Ag Cu Ti lydmetalis naudojamas tiesioginiam litavimui, taikomas vakuuminio litavimo metodas.Kai vakuumo laipsnis krosnyje pasiekia 2,7 × Pradėti kaitinti nuo 10-3pa, o temperatūra šiuo metu gali greitai kilti;Kai temperatūra yra artima lydmetalio lydymosi temperatūrai, temperatūrą reikia didinti lėtai, kad visų suvirinimo dalių temperatūra būtų vienoda;Kai lydmetalis ištirpsta, temperatūra greitai pakyla iki litavimo temperatūros, o laikymo laikas turi būti 3–5 min.Aušinimo metu jis turi būti lėtai aušinamas iki 700 ℃, o natūraliai krosnyje galima atvėsinti po 700 ℃.

Kai Ti Cu aktyvusis lydmetalis yra lituojamas tiesiogiai, lydmetalio forma gali būti Cu folija ir Ti milteliai arba Cu dalys ir Ti folija, arba keraminis paviršius gali būti padengtas Ti milteliais ir Cu folija.Prieš lituojant, visos metalinės dalys turi būti degazuotos vakuumu.Deguonies neturinčio vario degazavimo temperatūra turi būti 750 ~ 800 ℃, o Ti, Nb, Ta ir kt. degazuoti 900 ℃ 15 min.Šiuo metu vakuumo laipsnis turi būti ne mažesnis kaip 6,7 × 10-3 Pa. Litavimo metu surinkite suvirinamus komponentus į armatūrą, įkaitinkite juos vakuuminėje krosnyje iki 900 ~ 1120 ℃, o laikymo laikas yra 2 ~ 5 min.Viso litavimo proceso metu vakuumo laipsnis turi būti ne mažesnis kaip 6,7 × 10-3Pa.

Ti Ni metodo litavimo procesas yra panašus į Ti Cu metodą, o litavimo temperatūra yra 900 ± 10 ℃.

(3) Oksidinio litavimo metodas Oksidinio litavimo metodas yra patikimo sujungimo būdas naudojant stiklo fazę, susidariusią tirpstant oksidiniam lydmetaliui, kad prasiskverbtų į keramiką ir sudrėkintų metalo paviršių.Jis gali sujungti keramiką su keramika ir keramiką su metalais.Oksidiniai litavimo užpildai daugiausia sudaryti iš Al2O3, Cao, Bao ir MgO.Pridėjus B2O3, Y2O3 ir ta2o3, galima gauti įvairių lydymosi taškų ir tiesinio plėtimosi koeficientų turinčius litavimo užpildus.Be to, fluoro litavimo užpildai, kurių pagrindiniai komponentai yra CaF2 ir NaF, taip pat gali būti naudojami keramikai ir metalams sujungti, siekiant gauti didelio stiprumo ir aukšto atsparumo karščiui jungtis.