Лемљење керамике и метала

1. Лемљивост

Тешко је лемити керамику и керамичке, керамичке и металне компоненте.Већина лема формира куглу на керамичкој површини, са мало или без влажења.Додатни метал за лемљење који може да навлажи керамику лако формира различите крхке једињења (као што су карбиди, силициди и тернарна или мултиваријантна једињења) на споју током лемљења.Постојање ових једињења утиче на механичка својства зглоба.Поред тога, због велике разлике у коефицијентима термичког ширења између керамике, метала и лема, постојаће заостали напон у споју након што се температура лемљења охлади на собну температуру, што може изазвати пуцање споја.

Влажење лема на керамичкој површини може се побољшати додавањем активних металних елемената у уобичајени лем;Ниска температура и краткотрајно лемљење могу смањити ефекат реакције интерфејса;Термички напон споја може се смањити пројектовањем одговарајућег облика споја и употребом једнослојног или вишеслојног метала као међуслоја.

2. Лемљење

Керамика и метал се обично спајају у вакуум пећи или пећи на водоник и аргон.Поред општих карактеристика, додатни метали за лемљење за вакуумске електронске уређаје такође треба да имају неке посебне захтеве.На пример, лем не би требало да садржи елементе који производе висок притисак паре, како не би изазвали цурење диелектрика и тровање катоде уређаја.Генерално је наведено да када уређај ради, притисак паре лема не сме да прелази 10-3па, а садржане нечистоће високог притиска паре не смеју да прелазе 0,002% ~ 0,005%;в (о) лема не сме да пређе 0,001%, како би се избегло стварање водене паре током лемљења у водонику, што може изазвати прскање растопљеног метала за лемљење;Поред тога, лем мора бити чист и без површинских оксида.

Приликом лемљења након метализације керамике, могу се користити бакар, база, сребрни бакар, златни бакар и друге легуре метала за лемљење.

За директно лемљење керамике и метала бирају се додаци за лемљење који садрже активне елементе Ти и Зр.Бинарни метали за пуњење су углавном Ти Цу и Ти Ни, који се могу користити на 1100 ℃.Међу тројним лемовима, Аг Цу Ти (В) (ТИ) је најчешће коришћени лем, који се може користити за директно лемљење различитих керамика и метала.Тернарни метал за пуњење може се користити као фолија, прах или Аг Цу еутектички метал за пуњење са Ти прахом.Б-ти49бе2 додатни метал за лемљење има сличну отпорност на корозију као нерђајући челик и низак притисак паре.Пожељно се може изабрати у спојевима за вакуумско заптивање са отпорношћу на оксидацију и цурење.У ти-в-цр лему, температура топљења је најнижа (1620 ℃) ​​када је в (В) 30%, а додавање Цр може ефикасно смањити опсег температуре топљења.Б-ти47.5та5 лем без Цр је коришћен за директно лемљење глинице и магнезијум оксида, а његов спој може да ради на температури околине од 1000 ℃.У табели 14 приказан је активни флукс за директну везу између керамике и метала.

Табела 14 Додатни метали за активно лемљење за керамичко и метално лемљење

2. Технологија лемљења

Предметализована керамика се може лемити у инертном гасу високе чистоће, водонику или вакууму.Вакуумско лемљење се углавном користи за директно лемљење керамике без метализације.

(1) Универзални процес лемљења Универзални процес лемљења керамике и метала може се поделити у седам процеса: чишћење површине, премазивање пастом, метализација керамичке површине, никловање, лемљење и контрола након заваривања.

Сврха површинског чишћења је уклањање мрља од уља, мрља од зноја и оксидног филма на површини основног метала.Метални делови и лем се прво одмашћују, затим се оксидни филм уклања испирањем киселином или алкалијом, опере текућом водом и осуши.Делови са високим захтевима се термички обрађују у вакуум пећи или пећи на водоник (може се користити и метода јонског бомбардовања) на одговарајућој температури и времену како би се површина делова пречистила.Очишћени делови не смеју да додирују масне предмете или голе руке.Одмах се стављају у следећи процес или у сушару.Не смеју бити дуго изложени ваздуху.Керамичке делове очистити ацетоном и ултразвуком, опрати текућом водом и на крају два пута кувати дејонизованом водом по 15 минута сваки пут

Облагање пастом је важан процес метализације керамике.Током наношења премаза, наноси се на површину керамике која се метализује четком или машином за наношење пасте.Дебљина премаза је углавном 30 ~ 60 мм.Паста се углавном припрема од чистог металног праха (понекад се додаје одговарајући метални оксид) величине честица од око 1 ~ 5 ум и органског лепка.

Залепљени керамички делови се шаљу у пећ на водоник и синтерују са влажним водоником или крекираним амонијаком на 1300 ~ 1500 ℃ током 30 ~ 60 мин.За керамичке делове обложене хидридима, они се загревају на око 900 ℃ да би се хидриди разградили и реаговали са чистим металом или титанијумом (или цирконијумом) који остаје на површини керамике да би се добио метални премаз на површини керамике.

За метализовани слој Мо Мн, да би се навлажио лемом, слој никла од 1,4 ~ 5ум мора бити галванизован или обложен слојем никла у праху.Ако је температура лемљења нижа од 1000 ℃, слој никла треба претходно синтеровати у пећи на водоник.Температура и време синтеровања су 1000 ℃ /15 ~ 20 мин.

Обрађена керамика су метални делови, који се склапају у целину помоћу нерђајућег челика или графита и керамичких калупа.Лем се поставља на спојеве, а радни предмет се одржава чистим током читаве операције и не сме се додиривати голим рукама.

Лемљење се врши у пећи на аргон, водоник или вакуум.Температура лемљења зависи од додатног метала за лемљење.Да би се спречило пуцање керамичких делова, брзина хлађења не сме бити пребрза.Поред тога, лемљење такође може применити одређени притисак (око 0,49 ~ 0,98мпа).

Поред контроле квалитета површине, лемљени заварени делови такође подлежу термичком удару и контроли механичких својстава.Заптивни делови за вакуум уређаје такође морају бити подвргнути испитивању непропусности према релевантним прописима.

(2) Директно лемљење приликом директног лемљења (метода активног метала), прво очистите површину керамичких и металних завара, а затим их саставите.Да би се избегле пукотине изазване различитим коефицијентима топлотног ширења компонентних материјала, тампон слој (један или више слојева лимова) се може ротирати између заварених спојева.Додатни метал за лемљење треба да се стегне између два завара или да се постави на место где је зазор испуњен додатним металом за лемљење што је више могуће, а затим се лемљење изводи као обично лемљење у вакууму.

Ако се Аг Цу Ти лем користи за директно лемљење, примениће се метода вакуумског лемљења.Када степен вакуума у ​​пећи достигне 2,7 × Започните загревање на 10-3па, а температура може брзо порасти у овом тренутку;Када је температура близу тачке топљења лема, температуру треба полако подићи како би температура свих делова завареног споја била иста;Када се лем растопи, температура ће се брзо подићи на температуру лемљења, а време држања ће бити 3 ~ 5 мин;Током хлађења, полако се хлади пре 700 ℃, а може се природно хладити у пећи након 700 ℃.

Када је Ти Цу активни лем директно лемљен, облик лемљења може бити Цу фолија плус Ти прах или Цу делови плус Ти фолија, или керамичка површина може бити обложена Ти прахом плус Цу фолијом.Пре лемљења, сви метални делови се дегазирају вакуумом.Температура дегазације бакра без кисеоника биће 750 ~ 800 ℃, а Ти, Нб, Та, итд. треба да се дегасирају на 900 ℃ током 15 минута.У овом тренутку, степен вакуума не сме бити мањи од 6,7 × 10-3Па。 Током лемљења, саставите компоненте које се заварују у учвршћење, загрејте их у вакуумској пећи на 900 ~ 1120 ℃, а време држања је 2 ~ 5 мин.Током целог процеса лемљења, степен вакуума не сме бити мањи од 6,7 × 10-3Па.

Процес лемљења методом Ти Ни је сличан оном код методе Ти Цу, а температура лемљења је 900 ± 10 ℃.

(3) Метода оксидног лемљења Метода оксидног лемљења је метода за остваривање поуздане везе коришћењем стаклене фазе формиране топљењем оксидног лема да се инфилтрира у керамику и навлажи металну површину.Може да повеже керамику са керамиком и керамику са металима.Додатни метали за лемљење оксидом углавном се састоје од Ал2О3, Цао, Бао и МгО.Додавањем Б2О3, И2О3 и та2о3 могу се добити додатни метали за лемљење са различитим тачкама топљења и коефицијентима линеарне експанзије.Поред тога, флуоридни додаци за лемљење са ЦаФ2 и НаФ као главним компонентама такође се могу користити за повезивање керамике и метала како би се добили спојеви велике чврстоће и високе отпорности на топлоту.