Lutado de ceramikaĵoj kaj metaloj

1. Brazeblo

Estas malfacile luti ceramikaĵojn kaj ceramikaĵojn, ceramikaĵojn kaj metalajn komponantojn. Plejparto de la lutaĵo formas globeton sur la ceramika surfaco, kun malmulta aŭ neniu malsekiĝo. La luta plenigaĵo, kiu povas malsekigi ceramikaĵojn, facile formas diversajn fragilajn kombinaĵojn (kiel karbidoj, silicidoj kaj ternaraj aŭ multvariaj kombinaĵoj) ĉe la junta interfaco dum lutado. La ĉeesto de ĉi tiuj kombinaĵoj influas la mekanikajn ecojn de la junto. Krome, pro la granda diferenco de termikaj ekspansiaj koeficientoj inter ceramiko, metalo kaj lutaĵo, estos resta streĉo en la junto post kiam la luta temperaturo malvarmiĝos ĝis ĉambra temperaturo, kio povas kaŭzi fendadon de la junto.

La malsekebleco de la lutaĵo sur la ceramika surfaco povas esti plibonigita per aldono de aktivaj metalaj elementoj al la komuna lutaĵo; Malalta temperaturo kaj mallongdaŭra lutado povas redukti la efikon de interfaca reakcio; La termika streĉo de la junto povas esti reduktita per la dizajnado de taŭga juntoformo kaj uzado de unu- aŭ plurtavola metalo kiel la intera tavolo.

2. Lutaĵo

Ceramiko kaj metalo kutime estas konektitaj en vakua forno aŭ hidrogena kaj argona forno. Aldone al ĝeneralaj karakterizaĵoj, lutaj plenigaĵmetaloj por vakuaj elektronikaj aparatoj ankaŭ devas havi kelkajn specialajn postulojn. Ekzemple, la lutaĵo ne devas enhavi elementojn, kiuj produktas altan vaporpremon, por ne kaŭzi dielektrikan elfluon kaj katodan veneniĝon de aparatoj. Ĝenerale estas specifite, ke dum funkciado de la aparato, la vaporpremo de la lutaĵo ne devas superi 10-3pa, kaj la altvaporpremaj malpuraĵoj ne devas superi 0.002% ~ 0.005%; La w(o) de la lutaĵo ne devas superi 0.001%, por eviti akvan vaporon generitan dum lutado en hidrogeno, kiu povus kaŭzi ŝprucadon de fandita lutaĵometalo; Krome, la lutaĵo devas esti pura kaj libera de surfacaj oksidoj.

Dum lutado post ceramika metalizado, oni povas uzi kupron, bazan, arĝentan kupron, oran kupron kaj aliajn alojajn lutajn plenigaĵmetalojn.

Por rekta lutado de ceramikaĵoj kaj metaloj, oni elektu lutajn plenigmetalojn enhavantajn aktivajn elementojn Ti kaj Zr. La binaraj plenigmetaloj estas ĉefe TiCu kaj TiNi, kiuj uzeblas je 1100 ℃. Inter la ternara lutaĵo, AgCuTi(W)(TI) estas la plej ofte uzata lutaĵo, kiu uzeblas por rekta lutado de diversaj ceramikaĵoj kaj metaloj. La ternara plenigmetalo uzeblas per folio, pulvoro aŭ AgCu eŭtektika plenigmetalo kun Ti-pulvoro. La luta plenigmetalo B-ti49be2 havas similan korodreziston al rustorezista ŝtalo kaj malaltan vaporpremon. Ĝi povas esti preferate elektita por vakuo-sigelaj juntoj kun oksidiĝa kaj elflua rezisto. En ti-v-cr-lutaĵo, la fandtemperaturo estas la plej malalta (1620 ℃) ​​kiam w(V) estas 30%, kaj la aldono de Cr povas efike redukti la fandtemperaturan gamon. B-ti47.5ta5-lutaĵo sen Cr estis uzata por rekta lutado de alumino-tero kaj magnezia oksido, kaj ĝia junto povas funkcii je ĉirkaŭa temperaturo de 1000 ℃. Tabelo 14 montras la aktivan fluon por rekta ligo inter ceramiko kaj metalo.

Tabelo 14 aktivaj lutaj plenigmetaloj por ceramika kaj metala lutado

2. Lutteknologio

La antaŭmetaligitaj ceramikaĵoj povas esti lutumitaj en altpureca inerta gaso, hidrogeno aŭ vakua medio. Vakua lutumado estas ĝenerale uzata por rekta lutumado de ceramikaĵoj sen metalizado.

(1) Universala lutobatalprocezo La universala lutobatalprocezo de ceramiko kaj metalo povas esti dividita en sep procezojn: surfacpurigado, pastokovraĵo, ceramiksurfacmetaligo, nikelotegaĵo, lutobatalprocezo kaj postvelda inspektado.

La celo de surfacpurigado estas forigi oleajn makulojn, ŝvitmakulojn kaj oksidajn tavolojn sur la surfaco de baza metalo. La metalaj partoj kaj lutaĵo unue estu sengrasigitaj, poste la oksida tavolo estu forigita per acida aŭ alkala lavado, lavitaj per fluanta akvo kaj sekigitaj. Partoj kun altaj postuloj estu varme traktataj en vakua forno aŭ hidrogena forno (jona bombadmetodo ankaŭ uzeblas) je taŭga temperaturo kaj tempo por purigi la surfacon de la partoj. La purigitaj partoj ne kontaktu grasajn objektojn aŭ nudajn manojn. Ili estu tuj metitaj en la sekvan procezon aŭ en la sekigilon. Ili ne estu eksponitaj al la aero dum longa tempo. Ceramikaj partoj estu purigitaj per acetono kaj ultrasono, lavitaj per fluanta akvo, kaj fine boligitaj dufoje per dejonigita akvo dum 15 minutoj ĉiufoje.

Pasta tegaĵo estas grava procezo de ceramika metaligado. Dum la tegaĵo, ĝi estas aplikata al la ceramika surfaco, kiu estas metaligota, per broso aŭ pasta tegaĵmaŝino. La dikeco de la tegaĵo estas ĝenerale 30 ~ 60 mm. La pasto estas ĝenerale preparita el pura metalpulvoro (kelkfoje taŭga metaloksido estas aldonita) kun partikla grandeco de ĉirkaŭ 1 ~ 5 µm kaj organika gluaĵo.

La gluitaj ceramikaj partoj estas senditaj al hidrogena forno kaj sinteritaj kun malseka hidrogeno aŭ fendita amoniako je 1300 ~ 1500 ℃ dum 30 ~ 60 minutoj. La ceramikaj partoj kovritaj per hidridoj devas esti varmigitaj ĝis ĉirkaŭ 900 ℃ por malkomponi la hidridojn kaj reagi kun pura metalo aŭ titanio (aŭ zirkonio) restanta sur la ceramika surfaco por akiri metalan tegaĵon sur la ceramika surfaco.

Por la metaligita tavolo de Mo-Mn, por malsekigi ĝin per la lutaĵo, oni devas galvanizi nikelan tavolon de 1,4 ~ 5 µm aŭ kovri ĝin per tavolo de nikela pulvoro. Se la lutotemperaturo estas sub 1000 ℃, la nikela tavolo devas esti antaŭsinterita en hidrogena forno. La sinteriga temperaturo kaj tempo estas 1000 ℃ / 15 ~ 20 minutoj.

La traktitaj ceramikaĵoj estas metalaj partoj, kiuj devas esti kunmetitaj en tutaĵon per rustorezista ŝtalo aŭ grafito kaj ceramikaj muldiloj. Lutaĵo devas esti instalita ĉe la juntoj, kaj la laborpeco devas esti tenata pura dum la tuta operacio, kaj ne devas esti tuŝita per nudaj manoj.

Lutado devas esti efektivigita en argona, hidrogena aŭ vakua forno. La luta temperaturo dependas de la lutata aldonmetalo. Por eviti fendiĝon de ceramikaj partoj, la malvarmiga rapideco ne devas esti tro rapida. Krome, lutado ankaŭ povas apliki certan premon (ĉirkaŭ 0,49 ~ 0,98 MPa).

Aldone al la surfaca kvalito-kontrolo, la lutumitaj veldaĵoj ankaŭ devas esti submetitaj al termika ŝoko kaj mekanika propraĵkontrolo. La sigelantaj partoj por vakuaj aparatoj ankaŭ devas esti submetitaj al likaĵtesto laŭ koncernaj regularoj.

(2) Rekta lutado Dum rekta lutado (aktiva metala metodo), unue purigu la surfacon de la ceramikaj kaj metalaj veldaĵoj, kaj poste kunmetu ilin. Por eviti fendetojn kaŭzitajn de malsamaj termikaj ekspansiaj koeficientoj de komponantaj materialoj, la bufrotavolo (unu aŭ pluraj tavoloj de metalaj platoj) povas esti rotaciita inter la veldaĵoj. La luta aldonmetalo estu fiksita inter du veldaĵoj aŭ metita en la pozicion, kie la interspaco estas plenigita per luta aldonmetalo kiel eble plej multe, kaj poste lutado estu efektivigita kiel ordinara vakua lutado.

Se Ag Cu Ti-lutaĵo estas uzata por rekta lutado, oni devas adopti vakuan lutadan metodon. Kiam la vakua grado en la forno atingas 2.7 × Komencu varmigon je 10-3pa, kaj la temperaturo povas rapide altiĝi tiam; Kiam la temperaturo estas proksima al la fandopunkto de la lutaĵo, la temperaturo devas esti malrapide altigita por ke la temperaturo de ĉiuj partoj de la veldaĵo emas esti sama; Kiam la lutaĵo estas fandita, la temperaturo devas rapide altiĝi al la lutada temperaturo, kaj la tentempo devas esti 3 ~ 5 minutoj; Dum malvarmigo, ĝi devas esti malrapide malvarmigita antaŭ 700 ℃, kaj ĝi povas esti nature malvarmigita per la forno post 700 ℃.

Kiam Ti-Cu aktiva lutaĵo estas rekte lutata, la formo de lutaĵo povas esti Cu-folio plus Ti-pulvoro aŭ Cu-partoj plus Ti-folio, aŭ la ceramika surfaco povas esti kovrita per Ti-pulvoro plus Cu-folio. Antaŭ lutado, ĉiuj metalaj partoj devas esti sengasigitaj per vakuo. La sengasiga temperaturo de oksigena senoksigena kupro devas esti 750 ~ 800 ℃, kaj Ti, Nb, Ta, ktp. devas esti sengasigitaj je 900 ℃ dum 15 minutoj. Tiam, la vakua grado ne devas esti malpli ol 6,7 × 10⁻³Pa. Dum lutado, kunmetu la veldotajn komponantojn en la fiksaĵo, varmigu ilin en vakua forno ĝis 900 ~ 1120 ℃, kaj la tentempo estas 2 ~ 5 minutoj. Dum la tuta lutado, la vakua grado ne devas esti malpli ol 6,7 × 10⁻³Pa.

La brazprocezo de Ti Ni-metodo estas simila al tiu de Ti Cu-metodo, kaj la braztemperaturo estas 900 ± 10 ℃.

(3) Metodo per oksida lutado Metodo per oksida lutado estas metodo por realigi fidindan konekton uzante la vitran fazon formitan per fandado de oksida lutaĵo por enfiltriĝi en ceramikaĵon kaj malsekigi la metalan surfacon. Ĝi povas konekti ceramikaĵon kun ceramikaĵo kaj ceramikaĵon kun metaloj. Oksidaj lutadaj plenigmetaloj konsistas ĉefe el Al₂O₃, Cao, Bao kaj MgO. Aldonante B₂O₃, Y₂O₃ kaj ta₂o₃, oni povas akiri lutajn plenigmetalojn kun diversaj fandopunktoj kaj linearaj ekspansiaj koeficientoj. Krome, fluoridaj lutaj plenigmetaloj kun CaF₂ kaj NaF kiel ĉefaj komponantoj ankaŭ povas esti uzataj por konekti ceramikaĵon kaj metalojn por akiri juntojn kun alta forto kaj alta varmorezisto.