Lodding av keramikk og metaller

1. Loddebarhet

Det er vanskelig å lodde keramiske og keramiske, keramiske og metallkomponenter.Det meste av loddetinn danner en kule på den keramiske overflaten, med liten eller ingen fukting.Loddefyllmetallet som kan fukte keramikk er lett å danne en rekke sprø forbindelser (som karbider, silicider og ternære eller multivariate forbindelser) ved leddgrensesnittet under lodding.Eksistensen av disse forbindelsene påvirker de mekaniske egenskapene til leddet.I tillegg, på grunn av den store forskjellen i termiske ekspansjonskoeffisienter mellom keramikk, metall og loddemetall, vil det være restspenninger i skjøten etter at loddetemperaturen er avkjølt til romtemperatur, noe som kan føre til sprekker i skjøten.

Fuktbarheten til loddetinn på den keramiske overflaten kan forbedres ved å legge aktive metallelementer til det vanlige loddetinn;Lav temperatur og kortvarig lodding kan redusere effekten av grensesnittreaksjonen;Den termiske spenningen til fugen kan reduseres ved å designe en passende fugeform og bruke et enkelt- eller flerlags metall som mellomlag.

2. Lodd

Keramikk og metall er vanligvis koblet sammen i vakuumovn eller hydrogen- og argonovn.I tillegg til generelle egenskaper bør lodde fyllmetaller for vakuum elektroniske enheter også ha noen spesielle krav.For eksempel bør loddetinn ikke inneholde elementer som produserer høyt damptrykk, for ikke å forårsake dielektrisk lekkasje og katodeforgiftning av enheter.Det er generelt spesifisert at når enheten fungerer, skal damptrykket til loddet ikke overstige 10-3pa, og urenhetene med høyt damptrykk skal ikke overstige 0,002% ~ 0,005%;Loddemetallets w (o) skal ikke overstige 0,001 %, for å unngå vanndamp som dannes under lodding i hydrogen, som kan forårsake sprut av smeltet loddemetall;I tillegg må loddet være rent og fritt for overflateoksider.

Ved lodding etter keramisk metallisering kan kobber, base, sølvkobber, gullkobber og andre legeringsloddefyllmetaller brukes.

For direkte lodding av keramikk og metaller skal det velges lodding av fyllmetaller som inneholder aktive elementer Ti og Zr.De binære fyllmetallene er hovedsakelig Ti Cu og Ti Ni, som kan brukes ved 1100 ℃.Blant det ternære loddetinnet er Ag Cu Ti (W) (TI) det mest brukte loddetinnet, som kan brukes til direkte lodding av ulike keramikk og metaller.Det ternære fyllmetallet kan brukes av folie, pulver eller Ag Cu eutektisk fyllmetall med Ti-pulver.B-ti49be2 loddefyllmetall har tilsvarende korrosjonsmotstand til rustfritt stål og lavt damptrykk.Den kan fortrinnsvis velges i vakuumforseglingsskjøter med oksidasjons- og lekkasjemotstand.I ti-v-cr-loddemetall er smeltetemperaturen den laveste (1620 ℃) ​​når w (V) er 30 %, og tilsetning av Cr kan effektivt redusere smeltetemperaturområdet.B-ti47.5ta5 loddemetall uten Cr har blitt brukt til direkte lodding av alumina og magnesiumoksid, og skjøten kan fungere ved en omgivelsestemperatur på 1000 ℃.Tabell 14 viser aktiv fluks for direkte kobling mellom keramikk og metall.

Tabell 14 aktive loddefyllmetaller for keramikk- og metalllodding

2. Loddeteknologi

Den premetalliserte keramikken kan loddes i høyrent inertgass, hydrogen eller vakuummiljø.Vakuumlodding brukes vanligvis til direkte lodding av keramikk uten metallisering.

(1) Universell loddeprosess Den universelle loddeprosessen av keramikk og metall kan deles inn i syv prosesser: overflaterengjøring, pastabelegg, keramisk overflatemetallisering, nikkelplettering, lodding og ettersveisinspeksjon.

Hensikten med overflaterengjøring er å fjerne oljeflekker, svetteflekker og oksidfilm på overflaten av uedelt metall.Metalldelene og loddetinn skal først avfettes, deretter skal oksidfilmen fjernes ved syre- eller alkalivasking, vaskes med rennende vann og tørkes.Deler med høye krav skal varmebehandles i vakuumovn eller hydrogenovn (ionebombardementmetode kan også brukes) ved passende temperatur og tid for å rense overflaten av deler.De rengjorte delene skal ikke komme i kontakt med fete gjenstander eller bare hender.De skal umiddelbart settes inn i neste prosess eller i tørketrommelen.De skal ikke utsettes for luft i lang tid.Keramiske deler skal rengjøres med aceton og ultralyd, vaskes med rennende vann og til slutt kokes to ganger med avionisert vann i 15 minutter hver gang

Pastebelegg er en viktig prosess for keramisk metallisering.Under belegningen påføres den på den keramiske overflaten for å metalliseres med en pensel- eller pastabeleggingsmaskin.Beleggtykkelsen er vanligvis 30 ~ 60 mm.Pastaen fremstilles vanligvis av rent metallpulver (noen ganger tilsettes passende metalloksid) med en partikkelstørrelse på ca. 1 ~ 5um og organisk lim.

De limte keramiske delene sendes til en hydrogenovn og sintres med vått hydrogen eller sprukket ammoniakk ved 1300 ~ 1500 ℃ i 30 ~ 60 minutter.For de keramiske delene belagt med hydrider, skal de varmes opp til ca. 900 ℃ for å dekomponere hydridene og reagere med rent metall eller titan (eller zirkonium) som er igjen på den keramiske overflaten for å oppnå et metallbelegg på den keramiske overflaten.

For det Mo Mn-metalliserte laget, for å gjøre det vått med loddetinn, må et nikkellag på 1,4 ~ 5um galvaniseres eller belegges med et lag nikkelpulver.Hvis loddetemperaturen er lavere enn 1000 ℃, må nikkellaget forsintres i en hydrogenovn.Sintringstemperaturen og -tiden er 1000 ℃ / 15 ~ 20 min.

Den behandlede keramikken er metalldeler, som skal settes sammen til en helhet med rustfritt stål eller grafitt og keramiske former.Loddemetall skal monteres i skjøtene, og arbeidsstykket skal holdes rent under hele operasjonen, og skal ikke berøres med bare hender.

Lodding skal utføres i en argon-, hydrogen- eller vakuumovn.Loddetemperaturen avhenger av slagloddemetallet.For å forhindre sprekkdannelser i keramiske deler, skal kjølehastigheten ikke være for høy.I tillegg kan lodding også påføre et visst trykk (omtrent 0,49 ~ 0,98 mpa).

I tillegg til overflatekvalitetskontrollen, skal de loddede sveisene også være gjenstand for termisk sjokk og mekaniske egenskaper.Tetningsdelene for vakuumanordninger skal også gjennomgå lekkasjetest i henhold til relevante forskrifter.

(2) Direkte lodding ved direkte lodding (aktiv metallmetode), rengjør først overflaten på keramikk- og metallsveisene, og sett dem deretter sammen.For å unngå sprekker forårsaket av forskjellige termiske ekspansjonskoeffisienter for komponentmaterialer, kan bufferlaget (ett eller flere lag med metallplater) roteres mellom sveisingene.Loddetilsatsmetallet skal klemmes fast mellom to sveiser eller plasseres på den posisjonen hvor spalten er fylt med loddingfyllmetall så langt det er mulig, og deretter skal lodding utføres som vanlig vakuumlodding.

Hvis Ag Cu Ti loddemetall brukes til direkte lodding, skal vakuumloddemetoden benyttes.Når vakuumgraden i ovnen når 2,7 × Start oppvarming ved 10-3pa, og temperaturen kan stige raskt på dette tidspunktet;Når temperaturen er nær smeltepunktet til loddetinn, bør temperaturen heves sakte for å få temperaturen til alle deler av sveisingen å ha en tendens til å være den samme;Når loddetinn er smeltet, skal temperaturen raskt heves til loddetemperaturen, og holdetiden skal være 3 ~ 5min;Under avkjøling skal den avkjøles sakte før 700 ℃, og den kan avkjøles naturlig med ovnen etter 700 ℃.

Når Ti Cu aktivt loddemetall er direkte loddet, kan formen av loddemetall være Cu-folie pluss Ti-pulver eller Cu-deler pluss Ti-folie, eller den keramiske overflaten kan belegges med Ti-pulver pluss Cu-folie.Før lodding skal alle metalldeler avgasses med vakuum.Avgassingstemperaturen til oksygenfritt kobber skal være 750 ~ 800 ℃, og Ti, Nb, Ta osv. skal avgasses ved 900 ℃ i 15 minutter.På dette tidspunktet skal vakuumgraden ikke være mindre enn 6,7 × 10-3Pa。 Under lodding, sett sammen komponentene som skal sveises i armaturet, varm dem opp i vakuumovnen til 900 ~ 1120 ℃, og holdetiden er 2 ~ 5 min.Under hele loddeprosessen skal vakuumgraden ikke være mindre enn 6,7 × 10-3 Pa.

Loddeprosessen til Ti Ni-metoden ligner på Ti Cu-metoden, og loddingstemperaturen er 900 ± 10 ℃.

(3) Oksydloddemetoden Oksydloddemetoden er en metode for å realisere pålitelig tilkobling ved å bruke glassfasen dannet ved smelting av oksidloddemetall for å infiltrere inn i keramikk og fukte metalloverflaten.Den kan koble keramikk med keramikk og keramikk med metaller.Oksidloddefyllmetaller er hovedsakelig sammensatt av Al2O3, Cao, Bao og MgO.Ved å tilsette B2O3, Y2O3 og ta2o3 kan lodde fyllmetaller med forskjellige smeltepunkter og lineære ekspansjonskoeffisienter oppnås.I tillegg kan fluorloddede fyllmetaller med CaF2 og NaF som hovedkomponenter også brukes til å koble sammen keramikk og metaller for å oppnå skjøter med høy styrke og høy varmebestandighet.