Лемење на керамика и метали

1. Легливост

Тешко е да се залепат керамички и керамички, керамички и метални компоненти.Поголемиот дел од лемењето формира топка на керамичката површина, со малку или без навлажнување.Металот за полнење за лемење што може да ја намокри керамиката лесно може да формира разновидни кршливи соединенија (како што се карбиди, силициди и тројни или повеќеваријатни соединенија) на спојницата за време на лемењето.Постоењето на овие соединенија влијае на механичките својства на зглобот.Дополнително, поради големата разлика во коефициентите на термичка експанзија меѓу керамиката, металот и лемењето, ќе има преостанат стрес во спојницата откако температурата на лемењето ќе се излади до собна температура, што може да предизвика пукање на спојницата.

Навлажливоста на лемењето на керамичката површина може да се подобри со додавање активни метални елементи на заедничкиот лемење;Ниската температура и краткотрајното лемење може да го намалат ефектот на реакцијата на интерфејсот;Термичкиот стрес на спојницата може да се намали со дизајнирање на соодветна форма на спојување и користење на еден или повеќеслоен метал како меѓуслој.

2. Лемење

Керамиката и металот обично се поврзуваат во вакуумска печка или печка со водород и аргон.Покрај општите карактеристики, металите за полнење за лемење за вакуумски електронски уреди треба да имаат и некои посебни барања.На пример, лемењето не треба да содржи елементи кои произведуваат висок притисок на пареа, за да не предизвика истекување на диелектрик и труење со катоди на уредите.Општо е наведено дека кога уредот работи, притисокот на пареата на лемењето не треба да надминува 10-3pa, а нечистотиите со висок притисок на пареа содржани не треба да надминуваат 0,002% ~ 0,005%;w (o) на лемењето не треба да надминува 0,001%, за да се избегне водена пареа што се создава при лемење во водород, што може да предизвика прскање на стопениот метал за лемење;Покрај тоа, лемењето мора да биде чисто и без површински оксиди.

При лемење по керамичка метализација, може да се користи бакар, основа, сребрен бакар, златен бакар и други метали за полнење за лемење од легура.

За директно лемење на керамика и метали, треба да се изберат метали за полнење за лемење што содржат активни елементи Ti и Zr.Бинарните метали за полнење се главно Ti Cu и Ti Ni, кои можат да се користат на 1100 ℃.Помеѓу тројното лемење, најчесто употребуван е Ag Cu Ti (W) (TI), кој може да се користи за директно лемење на различни керамики и метали.Троичниот метал за полнење може да се користи со фолија, прав или Ag Cu евтектичко полнење метал со Ti прав.Металот за полнење за лемење B-ti49be2 има слична отпорност на корозија со нерѓосувачкиот челик и низок притисок на пареа.Преференцијално може да се избере во вакуумските споеви со отпорност на оксидација и истекување.Во лемењето ti-v-cr, температурата на топење е најниска (1620 ℃) ​​кога w (V) е 30%, а додавањето на Cr може ефикасно да го намали опсегот на температурата на топење.Лемењето B-ti47.5ta5 без Cr се користи за директно лемење на алуминиум и магнезиум оксид, а неговиот спој може да работи на амбиентална температура од 1000 ℃.Табелата 14 го прикажува активниот флукс за директно поврзување помеѓу керамиката и металот.

Табела 14 Метали за полнење за активно лемење за керамичко и метално лемење

2. Технологија на лемење

Претходно метализираната керамика може да се леменува во инертен гас, водород или вакуум со висока чистота.Лемењето со вакуум обично се користи за директно лемење на керамика без метализација.

(1) Универзален процес на лемење Универзалниот процес на лемење на керамика и метал може да се подели на седум процеси: чистење на површината, обложување со паста, метализација на керамичка површина, позлата со никел, лемење и инспекција по заварување.

Целта на чистењето на површината е да се отстрани дамката од масло, дамката од пот и оксидната фолија на површината на основниот метал.Металните делови и лемењето прво треба да се одмастат, а потоа оксидната фолија ќе се отстрани со кисело или алкално миење, да се измие со проточна вода и да се исуши.Деловите со високи барања треба да бидат термички обработени во вакуумска печка или водородна печка (може да се користи и метод на јонско бомбардирање) на соодветна температура и време за да се прочисти површината на деловите.Исчистените делови не смеат да дојдат во контакт со мрсни предмети или голи раце.Тие веднаш се ставаат во следниот процес или во машината за сушење.Тие не треба да бидат изложени на воздух долго време.Керамичките делови се чистат со ацетон и ултразвук, се мијат со проточна вода и на крајот се варат двапати со дејонизирана вода по 15 минути секој пат.

Облогата со паста е важен процес на керамичка метализација.За време на премачкувањето се нанесува на керамичката површина која треба да се метализира со четка или машина за обложување со паста.Дебелината на облогата е генерално 30 ~ 60 mm.Пастата генерално се подготвува од чист метален прав (понекогаш се додава соодветен метален оксид) со големина на честички од околу 1 ~ 5um и органско лепило.

Залепените керамички делови се испраќаат во водородна печка и се синтеруваат со влажен водород или пукнат амонијак на 1300 ~ 1500 ℃ за 30 ~ 60 мин.За керамичките делови обложени со хидриди, тие ќе се загреат на околу 900 ℃ за да се разложат хидридите и да реагираат со чист метал или титаниум (или циркониум) што останува на керамичката површина за да се добие метална обвивка на керамичката површина.

За метализираниот слој Mo Mn, за да може да се навлажни со лемењето, слој од никел од 1,4 ~ 5um мора да биде галван или обложен со слој од никел во прав.Ако температурата на лемење е пониска од 1000 ℃, слојот од никел треба претходно да се синтерува во водородна печка.Температурата и времето на синтерување се 1000 ℃ / 15 ~ 20 мин.

Обработената керамика се метални делови, кои се составуваат во целина со нерѓосувачки челик или графит и керамички калапи.Лемењето треба да се инсталира на спојниците, а работното парче треба да се одржува чисто во текот на целата работа и да не се допира со голи раце.

Лемењето се врши во аргон, водород или вакуумска печка.Температурата на лемење зависи од металот за полнење на лемењето.За да се спречи пукање на керамичките делови, брзината на ладење не треба да биде пребрза.Покрај тоа, лемењето може да изврши и одреден притисок (околу 0,49 ~ 0,98 mpa).

Покрај проверката на квалитетот на површината, лемените завари исто така ќе подлежат на термички удар и проверка на механичките својства.Деловите за заптивање на вакумските уреди, исто така, мора да бидат предмет на тест за истекување според релевантните прописи.

(2) Директно лемење при директно лемење (метод на активен метал), прво исчистете ја површината на керамичките и металните завари, а потоа склопете ги.Со цел да се избегнат пукнатини предизвикани од различни коефициенти на термичка експанзија на составните материјали, тампон слојот (еден или повеќе слоеви на метални лимови) може да се ротира помеѓу заварите.Металот за полнење за лемење треба да се стегне помеѓу два завари или да се постави на позицијата каде што празнината е исполнета со метал за полнење за лемење колку што е можно повеќе, а потоа лемењето треба да се изврши како обично лемење во вакуум.

Доколку се користи лемење Ag Cu Ti за директно лемење, ќе се примени методот на лемење со вакуум.Кога степенот на вакуум во печката ќе достигне 2,7 × Започнете со загревање на 10-3 pa, а температурата може брзо да се зголеми во тоа време;Кога температурата е блиску до точката на топење на лемењето, температурата треба полека да се подига за да се направи температурата на сите делови на заварот да има тенденција да биде иста;Кога лемењето се стопи, температурата брзо ќе се подигне до температурата на лемење, а времето на задржување треба да биде 3 ~ 5 мин;За време на ладењето, треба да се лади полека пред 700 ℃, а може да се лади природно со печката по 700 ℃.

Кога активното лемење Ti Cu е директно лемено, формата на лемење може да биде Cu фолија плус Ti прав или делови од Cu плус Ti фолија, или керамичката површина може да се премачка со Ti прав плус Cu фолија.Пред лемење, сите метални делови треба да се дегазираат со вакуум.Температурата на дегасирање на бакар без кислород треба да биде 750 ~ 800 ℃, а Ti, Nb, Ta итн. ќе се дегазираат на 900 ℃ за 15 мин.Во тоа време, степенот на вакуум не треба да биде помал од 6,7 × 10-3Pa. За време на лемењето, составете ги компонентите што треба да се заварат во прицврстувачот, загрејте ги во вакуумската печка до 900 ~ 1120 ℃, а времето на задржување е 2 ~ 5 мин.За време на целиот процес на лемење, вакуумскиот степен не смее да биде помал од 6,7 × 10-3Pa.

Процесот на лемење на методот Ti Ni е сличен на оној на методот Ti Cu, а температурата на лемење е 900 ± 10 ℃.

(3) Метод на лемење со оксид Методот на лемење со оксид е метод за остварување сигурна врска со користење на стаклената фаза формирана со топење на оксидниот лемење за да се инфилтрира во керамиката и да се навлажни металната површина.Може да поврзе керамика со керамика и керамика со метали.Металите за полнење со оксиди за лемење главно се составени од Al2O3, Cao, Bao и MgO.Со додавање на B2O3, Y2O3 и ta2o3, може да се добие лемење на метали за полнење со различни точки на топење и линеарни коефициенти на експанзија.Дополнително, металите за полнење за лемење со флуор со CaF2 и NaF како главни компоненти, исто така, може да се користат за поврзување на керамика и метали за да се добијат спојници со висока јачина и висока отпорност на топлина.