1. Brasabilità
È difficile brasare componenti in ceramica e ceramica, ceramica e metallo.La maggior parte della saldatura forma una palla sulla superficie della ceramica, con poca o nessuna bagnatura.Il metallo d'apporto per brasatura che può bagnare la ceramica è facile da formare una varietà di composti fragili (come carburi, siliciuri e composti ternari o multivariati) all'interfaccia del giunto durante la brasatura.L'esistenza di questi composti influisce sulle proprietà meccaniche del giunto.Inoltre, a causa della grande differenza dei coefficienti di dilatazione termica tra ceramica, metallo e saldatura, dopo che la temperatura di brasatura è stata raffreddata a temperatura ambiente, si verificherà una tensione residua nel giunto, che potrebbe causare la rottura del giunto.
La bagnabilità della saldatura sulla superficie ceramica può essere migliorata aggiungendo elementi metallici attivi alla comune saldatura;La brasatura a bassa temperatura e di breve durata può ridurre l'effetto della reazione dell'interfaccia;Lo stress termico del giunto può essere ridotto progettando un'adeguata forma del giunto e utilizzando un metallo a uno o più strati come strato intermedio.
2. Saldare
Ceramica e metallo sono solitamente collegati in un forno a vuoto o in un forno a idrogeno e argon.Oltre alle caratteristiche generali, i metalli d'apporto per brasatura per dispositivi elettronici sottovuoto dovrebbero avere anche alcuni requisiti speciali.Ad esempio, la saldatura non deve contenere elementi che producono un'elevata pressione di vapore, in modo da non causare perdite dielettriche e avvelenamento catodico dei dispositivi.Si specifica generalmente che quando il dispositivo è in funzione, la tensione di vapore della saldatura non deve superare 10-3pa e le impurità ad alta pressione di vapore contenute non devono superare 0,002% ~ 0,005%;Il w (o) della saldatura non deve superare lo 0,001%, in modo da evitare il vapore acqueo generato durante la brasatura in idrogeno, che può causare schizzi di metallo di saldatura fuso;Inoltre, la saldatura deve essere pulita e priva di ossidi superficiali.
Durante la brasatura dopo la metallizzazione della ceramica, è possibile utilizzare rame, base, rame argento, rame dorato e altri metalli d'apporto per brasatura delle leghe.
Per la brasatura diretta di ceramica e metalli, devono essere selezionati metalli d'apporto per brasatura contenenti elementi attivi Ti e Zr.I metalli d'apporto binari sono principalmente Ti Cu e Ti Ni, che possono essere utilizzati a 1100 ℃.Tra le saldature ternarie, Ag Cu Ti (W) (TI) è la saldatura più comunemente usata, che può essere utilizzata per la brasatura diretta di varie ceramiche e metalli.Il metallo d'apporto ternario può essere utilizzato da lamina, polvere o metallo d'apporto eutettico Ag Cu con polvere di Ti.Il metallo d'apporto per brasatura B-ti49be2 ha una resistenza alla corrosione simile all'acciaio inossidabile e una bassa pressione di vapore.Può essere scelto preferenzialmente nei giunti di tenuta sottovuoto con resistenza all'ossidazione e alle perdite.Nella saldatura ti-v-cr, la temperatura di fusione è la più bassa (1620 ℃) quando w (V) è del 30% e l'aggiunta di Cr può ridurre efficacemente l'intervallo di temperatura di fusione.La saldatura B-ti47.5ta5 senza Cr è stata utilizzata per la brasatura diretta di allumina e ossido di magnesio e il suo giunto può funzionare a una temperatura ambiente di 1000 ℃.La tabella 14 mostra il flusso attivo per il collegamento diretto tra ceramica e metallo.
Tabella 14 metalli d'apporto per brasatura attiva per brasatura ceramica e metallo
2. Tecnologia di brasatura
Le ceramiche premetallizzate possono essere brasate in gas inerte di elevata purezza, idrogeno o ambiente sotto vuoto.La brasatura sottovuoto viene generalmente utilizzata per la brasatura diretta di ceramiche senza metallizzazione.
(1) Processo di brasatura universale Il processo di brasatura universale di ceramica e metallo può essere suddiviso in sette processi: pulizia della superficie, rivestimento in pasta, metallizzazione della superficie ceramica, nichelatura, brasatura e ispezione post saldatura.
Lo scopo della pulizia della superficie è rimuovere macchie di olio, macchie di sudore e film di ossido sulla superficie del metallo di base.Le parti metalliche e le saldature devono essere prima sgrassate, quindi il film di ossido deve essere rimosso mediante lavaggio acido o alcali, lavato con acqua corrente ed asciugato.Le parti con requisiti elevati devono essere trattate termicamente in un forno a vuoto o in un forno a idrogeno (può essere utilizzato anche il metodo del bombardamento ionico) a temperatura e tempo appropriati per purificare la superficie delle parti.Le parti pulite non devono entrare in contatto con oggetti grassi o mani nude.Devono essere immessi immediatamente nel processo successivo o nell'essiccatore.Non devono essere esposti all'aria per molto tempo.Le parti in ceramica devono essere pulite con acetone e ultrasuoni, lavate con acqua corrente e infine bollite due volte con acqua deionizzata per 15 minuti ogni volta
Il rivestimento in pasta è un importante processo di metallizzazione della ceramica.Durante il rivestimento, viene applicato sulla superficie ceramica da metallizzare con una macchina spalmatrice a pennello o pasta.Lo spessore del rivestimento è generalmente di 30 ~ 60 mm.La pasta è generalmente preparata da polvere di metallo puro (a volte viene aggiunto ossido di metallo appropriato) con una dimensione delle particelle di circa 1 ~ 5 um e adesivo organico.
Le parti in ceramica incollate vengono inviate a un forno a idrogeno e sinterizzate con idrogeno umido o ammoniaca crackizzata a 1300 ~ 1500 ℃ per 30 ~ 60 minuti.Per le parti ceramiche rivestite con idruri, devono essere riscaldate a circa 900 ℃ per decomporre gli idruri e reagire con metallo puro o titanio (o zirconio) rimanenti sulla superficie ceramica per ottenere un rivestimento metallico sulla superficie ceramica.
Per lo strato metallizzato Mo Mn, per bagnarlo con la saldatura, uno strato di nichel di 1,4 ~ 5um deve essere galvanizzato o ricoperto con uno strato di polvere di nichel.Se la temperatura di brasatura è inferiore a 1000 ℃, lo strato di nichel deve essere presinterizzato in un forno a idrogeno.La temperatura e il tempo di sinterizzazione sono 1000 ℃ /15 ~ 20 min.
Le ceramiche trattate sono parti metalliche, che dovranno essere assemblate in un tutt'uno con stampi in acciaio inox o grafite e ceramica.La saldatura deve essere installata sui giunti e il pezzo in lavorazione deve essere mantenuto pulito durante l'operazione e non deve essere toccato a mani nude.
La brasatura deve essere eseguita in un forno ad argon, idrogeno o sottovuoto.La temperatura di brasatura dipende dal metallo d'apporto per brasatura.Per evitare la rottura delle parti in ceramica, la velocità di raffreddamento non deve essere troppo elevata.Inoltre, la brasatura può anche applicare una certa pressione (circa 0,49 ~ 0,98 mpa).
Oltre al controllo della qualità della superficie, le saldature saldobrasate devono essere soggette anche a shock termico e controllo delle proprietà meccaniche.Anche le parti di tenuta per i dispositivi sottovuoto devono essere sottoposte a prova di tenuta secondo le normative vigenti.
(2) Brasatura diretta durante la brasatura diretta (metodo del metallo attivo), pulire prima la superficie delle saldature in ceramica e metallo, quindi assemblarle.Per evitare cricche causate da diversi coefficienti di dilatazione termica dei materiali componenti, lo strato tampone (uno o più strati di lamiere) può essere ruotato tra le saldature.Il metallo d'apporto per brasatura deve essere serrato tra due saldature o posizionato nella posizione in cui lo spazio è riempito il più possibile con metallo d'apporto per brasatura, quindi la brasatura deve essere eseguita come una normale brasatura sotto vuoto.
Se si utilizza la saldatura Ag Cu Ti per la brasatura diretta, deve essere adottato il metodo della brasatura sottovuoto.Quando il grado di vuoto nel forno raggiunge 2,7 × Inizia a riscaldare a 10-3pa e la temperatura può aumentare rapidamente in questo momento;Quando la temperatura è prossima al punto di fusione della saldatura, la temperatura dovrebbe essere aumentata lentamente per far sì che la temperatura di tutte le parti della saldatura tenda ad essere la stessa;Quando la saldatura è fusa, la temperatura deve essere aumentata rapidamente alla temperatura di brasatura e il tempo di mantenimento deve essere di 3 ~ 5 minuti;Durante il raffreddamento, deve essere raffreddato lentamente prima di 700 ℃ e può essere raffreddato naturalmente con il forno dopo 700 ℃.
Quando la saldatura attiva Ti Cu viene brasata direttamente, la forma della saldatura può essere lamina di Cu più polvere di Ti o parti di Cu più lamina di Ti, oppure la superficie ceramica può essere rivestita con polvere di Ti più lamina di Cu.Prima della brasatura, tutte le parti metalliche devono essere degasate sotto vuoto.La temperatura di degasaggio del rame privo di ossigeno deve essere 750 ~ 800 ℃ e Ti, Nb, Ta, ecc. devono essere degasati a 900 ℃ per 15 minuti.In questo momento, il grado di vuoto non deve essere inferiore a 6,7 × 10-3Pa。 Durante la brasatura, assemblare i componenti da saldare nell'attrezzatura, riscaldarli nel forno a vuoto a 900 ~ 1120 ℃ e il tempo di mantenimento è 2 ~ 5 minuti.Durante l'intero processo di brasatura, il grado di vuoto non deve essere inferiore a 6,7 × 10-3Pa。
Il processo di brasatura del metodo Ti Ni è simile a quello del metodo Ti Cu e la temperatura di brasatura è di 900 ± 10 ℃.
(3) Metodo di brasatura con ossido Il metodo di brasatura con ossido è un metodo per realizzare una connessione affidabile utilizzando la fase vetrosa formata dalla fusione della saldatura a ossido per infiltrarsi nella ceramica e bagnare la superficie del metallo.Può collegare la ceramica con la ceramica e la ceramica con i metalli.I metalli d'apporto per brasatura a ossido sono composti principalmente da Al2O3, Cao, Bao e MgO.Aggiungendo B2O3, Y2O3 e ta2o3 si possono ottenere metalli d'apporto per brasatura con vari punti di fusione e coefficienti di dilatazione lineare.Inoltre, i metalli d'apporto per brasatura al fluoro con CaF2 e NaF come componenti principali possono essere utilizzati anche per collegare ceramiche e metalli per ottenere giunti ad alta resistenza e alta resistenza al calore.
Tempo di pubblicazione: 13-giu-2022