لحام السيراميك والمعادن

1. نحاس

من الصعب نحاس مكونات السيراميك والسيراميك والسيراميك والمعدن.يشكل معظم اللحام كرة على سطح السيراميك ، مع ترطيب قليل أو بدون ترطيب.من السهل تشكيل مجموعة متنوعة من المركبات الهشة (مثل الكربيدات ومبيدات السيليكون والمركبات الثلاثية أو متعددة المتغيرات) في واجهة المفصل أثناء عملية اللحام بالنحاس الأصفر ، حيث يمكن لمعدن الحشو بالنحاس الذي يمكن أن يبلل السيراميك أن يشكل مجموعة متنوعة من المركبات الهشة.يؤثر وجود هذه المركبات على الخواص الميكانيكية للمفصل.بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا للاختلاف الكبير في معاملات التمدد الحراري بين السيراميك والمعدن واللحام ، سيكون هناك إجهاد متبقي في المفصل بعد تبريد درجة حرارة اللحام بالنحاس إلى درجة حرارة الغرفة ، مما قد يتسبب في تكسير المفصل.

يمكن تحسين قابلية تبلل اللحام على سطح السيراميك عن طريق إضافة عناصر معدنية نشطة إلى اللحام المشترك ؛يمكن أن تقلل درجة الحرارة المنخفضة وقصر الوقت بالنحاس من تأثير تفاعل الواجهة ؛يمكن تقليل الضغط الحراري للمفصل عن طريق تصميم شكل مفصل مناسب واستخدام معدن أحادي أو متعدد الطبقات كطبقة وسيطة.

2. جندى

عادة ما يتم توصيل السيراميك والمعادن في فرن مفرغ أو فرن الهيدروجين والأرجون.بالإضافة إلى الخصائص العامة ، يجب أن يكون لمعادن الحشو بالنحاس للأجهزة الإلكترونية الفراغية بعض المتطلبات الخاصة.على سبيل المثال ، يجب ألا يحتوي اللحام على عناصر ينتج عنها ضغط بخار مرتفع ، حتى لا يسبب تسربًا للعزل الكهربائي وتسممًا بالكاثود للأجهزة.من المحدد عمومًا أنه عندما يعمل الجهاز ، يجب ألا يتجاوز ضغط بخار اللحام 10-3pa ، ويجب ألا تتجاوز شوائب ضغط البخار المرتفع 0.002٪ ~ 0.005٪ ؛يجب ألا يزيد وزن اللحام عن 0.001٪ ، وذلك لتجنب بخار الماء المتولد أثناء اللحام بالنحاس في الهيدروجين ، والذي قد يتسبب في تناثر معدن اللحام المصهور ؛بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون اللحام نظيفًا وخاليًا من أكاسيد السطح.

عند اللحام بالنحاس بعد المعدن الخزفي ، يمكن استخدام النحاس والقاعدة والنحاس الفضي والنحاس الذهبي وغيرها من معادن حشو اللحام بالنحاس.

من أجل اللحام بالنحاس المباشر للسيراميك والمعادن ، يجب اختيار معادن حشو اللحام التي تحتوي على العناصر الفعالة Ti و Zr.معادن الحشو الثنائي هي بشكل أساسي Ti Cu و Ti Ni ، والتي يمكن استخدامها عند 1100 ℃.من بين اللحام الثلاثي ، Ag Cu Ti (W) (TI) هو اللحام الأكثر استخدامًا ، والذي يمكن استخدامه للنحاس المباشر لمختلف أنواع السيراميك والمعادن.يمكن استخدام معدن الحشو الثلاثي بواسطة رقائق معدنية أو مسحوق أو معدن حشو سهل الانصهار Ag Cu مع مسحوق Ti.يتميز معدن حشو اللحام بالنحاس B-ti49be2 بمقاومة تآكل مماثلة للفولاذ المقاوم للصدأ وضغط بخار منخفض.يمكن اختياره بشكل تفضيلي في مفاصل الختم الفراغي مع مقاومة الأكسدة والتسرب.في لحام ti-v-cr ، تكون درجة حرارة الانصهار هي الأدنى (1620 ℃) ​​عندما تكون w (V) 30٪ ، ويمكن أن تؤدي إضافة Cr إلى تقليل نطاق درجة حرارة الانصهار بشكل فعال.تم استخدام لحام B-ti47.5ta5 بدون Cr في اللحام بالنحاس المباشر لأكسيد الألومينا والمغنيسيوم ، ويمكن أن يعمل مفصله في درجة حرارة محيطة تبلغ 1000 درجة مئوية.يوضح الجدول 14 التدفق النشط للتوصيل المباشر بين السيراميك والمعدن.

الجدول 14 معادن حشو اللحام النشط للسيراميك والمعادن بالنحاس

2. تكنولوجيا اللحام بالنحاس

يمكن لحام السيراميك الممعدن مسبقًا في غاز خامل عالي النقاء أو هيدروجين أو بيئة فراغ.يستخدم اللحام بالنحاس الفراغي عمومًا للنحاس المباشر للسيراميك بدون معدنة.

(1) عملية اللحام بالنحاس الشاملة ، يمكن تقسيم عملية اللحام بالنحاس الشاملة للسيراميك والمعادن إلى سبع عمليات: تنظيف السطح ، وطلاء العجينة ، ومعدن سطح السيراميك ، والطلاء بالنيكل ، والنحاس ، وفحص ما بعد اللحام.

الغرض من تنظيف السطح هو إزالة بقع الزيت وبقع العرق والأكسيد على سطح المعدن الأساسي.يتم إزالة الشحوم من الأجزاء المعدنية ولحام اللحام أولاً ، ثم يتم إزالة طبقة الأكسيد بالغسيل الحمضي أو القلوي ، وغسلها بالماء الجاري وتجفيفها.يجب معالجة الأجزاء ذات المتطلبات العالية بالحرارة في فرن مفرغ أو فرن الهيدروجين (يمكن أيضًا استخدام طريقة القصف الأيوني) عند درجة حرارة ووقت مناسبين لتنقية سطح الأجزاء.يجب ألا تتلامس الأجزاء التي تم تنظيفها مع الأشياء الدهنية أو الأيدي المجردة.يجب وضعها على الفور في العملية التالية أو في المجفف.يجب ألا يتعرضوا للهواء لفترة طويلة.يجب تنظيف الأجزاء الخزفية بالأسيتون والموجات فوق الصوتية ، وغسلها بالماء المتدفق ، وغليها أخيرًا مرتين بالماء منزوع الأيونات لمدة 15 دقيقة في كل مرة

يعد طلاء اللصق عملية مهمة لتعدين السيراميك.أثناء الطلاء ، يتم تطبيقه على سطح السيراميك ليتم تعدينه بفرشاة أو آلة طلاء معجون.سمك الطلاء بشكل عام 30 ~ 60 مم.يتم تحضير المعجون عمومًا من مسحوق فلز نقي (أحيانًا يُضاف أكسيد معدني مناسب) بحجم جسيمي يبلغ حوالي 1 ~ 5 ميكرومتر ومادة لاصقة عضوية.

يتم إرسال الأجزاء الخزفية الملصقة إلى فرن الهيدروجين وتلبيدها بالهيدروجين الرطب أو الأمونيا المتشققة عند 1300 ~ 1500 لمدة 30 ~ 60 دقيقة.بالنسبة للأجزاء الخزفية المطلية بالهيدريدات ، يجب تسخينها إلى حوالي 900 درجة مئوية لتحلل الهيدريدات وتتفاعل مع المعدن النقي أو التيتانيوم (أو الزركونيوم) المتبقي على سطح السيراميك للحصول على طلاء معدني على سطح السيراميك.

بالنسبة لطبقة Mo Mn المطلية ، من أجل جعلها مبللة باللحام ، يجب طلاء طبقة نيكل من 1.4 ~ 5um أو مطلية بطبقة من مسحوق النيكل.إذا كانت درجة حرارة اللحام بالنحاس أقل من 1000 درجة مئوية ، فإن طبقة النيكل تحتاج إلى أن يتم تلبيدها مسبقًا في فرن الهيدروجين.درجة حرارة ووقت التلبيد هي 1000/15 ~ 20 دقيقة.

الخزف المعالج عبارة عن أجزاء معدنية يتم تجميعها بالكامل باستخدام قوالب من الصلب غير القابل للصدأ أو الجرافيت والسيراميك.يتم تركيب اللحام عند المفاصل ، ويجب أن تظل قطعة العمل نظيفة طوال العملية ، ويجب ألا تلمسها الأيدي العارية.

يجب إجراء اللحام بالنحاس في فرن الأرجون أو الهيدروجين أو تفريغ الهواء.تعتمد درجة حرارة اللحام بالنحاس على معدن حشو اللحام بالنحاس.من أجل منع تشقق الأجزاء الخزفية ، يجب ألا يكون معدل التبريد سريعًا جدًا.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يستخدم اللحام بالنحاس ضغطًا معينًا (حوالي 0.49 ~ 0.98 ميجا باسكال).

بالإضافة إلى فحص جودة السطح ، يجب أن تخضع اللحامات بالنحاس أيضًا لصدمة حرارية وفحص الخصائص الميكانيكية.يجب أيضًا أن تخضع الأجزاء المانعة للتسرب لأجهزة التفريغ لاختبار التسرب وفقًا للوائح ذات الصلة.

(2) اللحام بالنحاس المباشر عند اللحام بالنحاس المباشر (طريقة المعدن النشط) ، قم أولاً بتنظيف سطح اللحامات الخزفية والمعدنية ، ثم قم بتجميعها.من أجل تجنب التشققات الناتجة عن معاملات التمدد الحراري المختلفة للمواد المكونة ، يمكن تدوير الطبقة العازلة (طبقة واحدة أو أكثر من الصفائح المعدنية) بين اللحامات.يتم تثبيت معدن حشو اللحام بالنحاس بين اثنين من اللحامات أو يوضع في الموضع الذي يتم فيه ملء الفجوة بمعدن حشو مختلط بالنحاس بقدر الإمكان ، ثم يتم إجراء اللحام بالنحاس مثل اللحام بالنحاس العادي.

إذا تم استخدام لحام Ag Cu Ti للنحاس المباشر ، فيجب اعتماد طريقة اللحام بالنحاس الفراغي.عندما تصل درجة الفراغ في الفرن إلى 2.7 × ابدأ التسخين عند 10-3pa ، ويمكن أن ترتفع درجة الحرارة بسرعة في هذا الوقت ؛عندما تكون درجة الحرارة قريبة من نقطة انصهار اللحام ، يجب رفع درجة الحرارة ببطء لجعل درجة حرارة جميع أجزاء اللحام متماثلة ؛عندما يذوب اللحام ، يجب رفع درجة الحرارة بسرعة إلى درجة حرارة اللحام ، ويجب أن يكون وقت الإمساك 3 ~ 5 دقائق ؛أثناء التبريد ، يجب تبريده ببطء قبل 700 درجة مئوية ، ويمكن تبريده بشكل طبيعي بالفرن بعد 700 درجة مئوية.

عندما يتم لحام اللحام النشط Ti Cu بالنحاس مباشرة ، يمكن أن يكون شكل اللحام عبارة عن رقائق النحاس بالإضافة إلى مسحوق Ti أو أجزاء من النحاس بالإضافة إلى رقائق Ti ، أو يمكن طلاء سطح السيراميك بمسحوق Ti بالإضافة إلى رقائق النحاس.قبل اللحام بالنحاس ، يجب تفريغ جميع الأجزاء المعدنية بالفراغ.يجب أن تكون درجة حرارة تفريغ النحاس الخالي من الأكسجين 750 ~ 800 ، ويتم تفريغ Ti ، Nb ، Ta ، وما إلى ذلك عند 900 ℃ لمدة 15 دقيقة.في هذا الوقت ، يجب ألا تقل درجة الفراغ عن 6.7 × 10-3Pa أثناء اللحام بالنحاس ، قم بتجميع المكونات المراد لحامها في التركيبات ، وقم بتسخينها في فرن التفريغ إلى 900 ~ 1120 ℃ ، ووقت الاحتفاظ هو 2 ~ 5 دقائق.أثناء عملية اللحام بالنحاس بأكملها ، يجب ألا تقل درجة الفراغ عن 6.7 × 10-3Pa。

عملية اللحام بالنحاس لطريقة Ti Ni مشابهة لطريقة Ti Cu ، ودرجة حرارة اللحام بالنحاس هي 900 ± 10 ℃.

(3) طريقة لحام الأكسيد بالنحاس هي طريقة لتحقيق اتصال موثوق به باستخدام المرحلة الزجاجية المتكونة من ذوبان لحام الأكسيد للتسلل إلى السيراميك وترطيب السطح المعدني.يمكنه توصيل السيراميك بالسيراميك والسيراميك بالمعادن.تتكون معادن حشو اللحام بالنحاس بشكل أساسي من Al2O3 و Cao و Bao و MgO.بإضافة B2O3 و Y2O3 و ta2o3 ، يمكن الحصول على معادن حشو مختلطة بنقاط انصهار مختلفة ومعاملات تمدد خطية.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا استخدام معادن حشو الفلورايد مع CaF2 و NaF كمكونات رئيسية لربط السيراميك والمعادن للحصول على وصلات ذات قوة عالية ومقاومة عالية للحرارة.