1. Brasabilidade
É difícil soldar componentes cerâmicos e cerâmicos, cerâmicos e metálicos.A maior parte da solda forma uma bola na superfície cerâmica, com pouco ou nenhum molhamento.O metal de adição de brasagem que pode molhar a cerâmica é fácil de formar uma variedade de compostos frágeis (como carbonetos, silicídios e compostos ternários ou multivariados) na interface da junta durante a brasagem.A existência desses compostos afeta as propriedades mecânicas da junta.Além disso, devido à grande diferença de coeficientes de expansão térmica entre cerâmica, metal e solda, haverá tensão residual na junta após a temperatura de brasagem ser resfriada até a temperatura ambiente, o que pode causar trincas na junta.
A molhabilidade da solda na superfície cerâmica pode ser melhorada pela adição de elementos metálicos ativos à solda comum;Baixa temperatura e brasagem de curto prazo podem reduzir o efeito da reação de interface;O estresse térmico da junta pode ser reduzido projetando uma forma de junta adequada e usando um metal de camada única ou multicamada como camada intermediária.
2. Solda
Cerâmica e metal são geralmente conectados em forno a vácuo ou forno de hidrogênio e argônio.Além das características gerais, os metais de adição de brasagem para dispositivos eletrônicos a vácuo também devem ter alguns requisitos especiais.Por exemplo, a solda não deve conter elementos que produzam alta pressão de vapor, para não causar vazamento dielétrico e envenenamento catódico dos dispositivos.Geralmente é especificado que quando o dispositivo está funcionando, a pressão de vapor da solda não deve exceder 10-3pa, e as impurezas de alta pressão de vapor contidas não devem exceder 0,002% ~ 0,005%;A w(o) da solda não deve exceder 0,001%, de modo a evitar o vapor d'água gerado durante a brasagem em hidrogênio, que pode causar respingos de metal de solda fundido;Além disso, a solda deve estar limpa e livre de óxidos superficiais.
Ao soldar após a metalização da cerâmica, cobre, base, cobre prateado, cobre dourado e outros metais de enchimento de brasagem de liga podem ser usados.
Para brasagem direta de cerâmicas e metais, devem ser selecionados metais de adição de brasagem contendo elementos ativos Ti e Zr.Os metais de adição binários são principalmente Ti Cu e Ti Ni, que podem ser usados a 1100 ℃.Dentre as soldas ternárias, a Ag Cu Ti (W) (TI) é a solda mais utilizada, podendo ser utilizada para brasagem direta de diversas cerâmicas e metais.O metal de adição ternário pode ser usado por folha, pó ou metal de adição eutético Ag Cu com pó de Ti.O metal de adição de brasagem B-ti49be2 tem resistência à corrosão semelhante ao aço inoxidável e baixa pressão de vapor.Pode ser selecionado preferencialmente nas juntas de vedação a vácuo com resistência à oxidação e vazamento.Na solda ti-v-cr, a temperatura de fusão é a mais baixa (1620 ℃) quando w (V) é 30%, e a adição de Cr pode reduzir efetivamente a faixa de temperatura de fusão.A solda B-ti47.5ta5 sem Cr tem sido usada para brasagem direta de alumina e óxido de magnésio, e sua junta pode funcionar a uma temperatura ambiente de 1000 ℃.A Tabela 14 mostra o fluxo ativo para conexão direta entre cerâmica e metal.
Tabela 14 metais de adição de brasagem ativa para brasagem de cerâmica e metal
2. Tecnologia de brasagem
As cerâmicas pré-metalizadas podem ser brasadas em ambiente de gás inerte de alta pureza, hidrogênio ou vácuo.A brasagem a vácuo é geralmente usada para brasagem direta de cerâmicas sem metalização.
(1) Processo de brasagem universal O processo de brasagem universal de cerâmica e metal pode ser dividido em sete processos: limpeza de superfície, revestimento de pasta, metalização de superfície cerâmica, niquelagem, brasagem e inspeção pós-soldagem.
O objetivo da limpeza de superfície é remover mancha de óleo, mancha de suor e película de óxido na superfície do metal base.As partes metálicas e a solda devem ser primeiro desengorduradas, depois a película de óxido deve ser removida por lavagem ácida ou alcalina, lavada com água corrente e seca.Peças com altas exigências devem ser tratadas termicamente em forno a vácuo ou forno a hidrogênio (o método de bombardeio de íons também pode ser usado) em temperatura e tempo apropriados para purificar a superfície das peças.As peças limpas não devem entrar em contato com objetos gordurosos ou mãos desprotegidas.Eles devem ser imediatamente colocados no próximo processo ou no secador.Eles não devem ser expostos ao ar por muito tempo.As peças cerâmicas devem ser limpas com acetona e ultrassônica, lavadas com água corrente e finalmente fervidas duas vezes com água deionizada por 15 minutos de cada vez
O revestimento em pasta é um importante processo de metalização cerâmica.Durante o revestimento, é aplicado na superfície cerâmica a ser metalizada com pincel ou máquina de revestimento em pasta.A espessura do revestimento é geralmente de 30 ~ 60 mm.A pasta é geralmente preparada a partir de pó de metal puro (às vezes é adicionado óxido de metal apropriado) com um tamanho de partícula de cerca de 1 ~ 5um e adesivo orgânico.
As peças cerâmicas coladas são enviadas para um forno de hidrogênio e sinterizadas com hidrogênio úmido ou amônia craqueada a 1300 ~ 1500 ℃ por 30 ~ 60min.Para as peças cerâmicas revestidas com hidretos, elas devem ser aquecidas a cerca de 900 ℃ para decompor os hidretos e reagir com metal puro ou titânio (ou zircônio) remanescente na superfície cerâmica para obter um revestimento metálico na superfície cerâmica.
Para a camada metalizada de Mo Mn, para molhá-la com a solda, uma camada de níquel de 1,4 ~ 5um deve ser galvanizada ou revestida com uma camada de pó de níquel.Se a temperatura de brasagem for inferior a 1000 ℃, a camada de níquel precisa ser pré-sinterizada em um forno de hidrogênio.A temperatura e o tempo de sinterização são 1000 ℃ /15 ~ 20min.
As cerâmicas tratadas são peças metálicas, que devem ser montadas em um todo com moldes de aço inoxidável ou grafite e cerâmica.A solda deve ser instalada nas juntas, e a peça de trabalho deve ser mantida limpa durante toda a operação, e não deve ser tocada com as mãos desprotegidas.
A brasagem deve ser realizada em forno de argônio, hidrogênio ou vácuo.A temperatura de brasagem depende do metal de adição de brasagem.Para evitar rachaduras nas peças cerâmicas, a taxa de resfriamento não deve ser muito rápida.Além disso, a brasagem também pode aplicar uma certa pressão (cerca de 0,49 ~ 0,98mpa).
Além da inspeção de qualidade da superfície, as soldas brasadas também devem ser submetidas à inspeção de choque térmico e propriedades mecânicas.As peças de vedação para dispositivos de vácuo também devem ser submetidas a teste de vazamento de acordo com os regulamentos relevantes.
(2) Soldagem direta ao soldar diretamente (método de metal ativo), primeiro limpe a superfície das soldas cerâmicas e metálicas e depois monte-as.Para evitar trincas causadas por diferentes coeficientes de expansão térmica dos materiais componentes, a camada tampão (uma ou mais camadas de chapas metálicas) pode ser girada entre as soldas.O metal de adição de brasagem deve ser fixado entre duas soldas ou colocado na posição em que a lacuna é preenchida com metal de adição de brasagem na medida do possível, e então a brasagem deve ser realizada como brasagem a vácuo comum.
Se a solda Ag Cu Ti for usada para brasagem direta, o método de brasagem a vácuo deve ser adotado.Quando o grau de vácuo no forno atingir 2,7 × Comece o aquecimento em 10-3pa, e a temperatura pode subir rapidamente neste momento;Quando a temperatura estiver próxima do ponto de fusão da solda, a temperatura deve ser aumentada lentamente para que a temperatura de todas as partes da soldagem tendam a ser a mesma;Quando a solda é derretida, a temperatura deve ser rapidamente aumentada para a temperatura de brasagem e o tempo de espera deve ser de 3 ~ 5min;Durante o resfriamento, deve ser resfriado lentamente antes de 700 ℃, e pode ser resfriado naturalmente com o forno após 700 ℃.
Quando a solda ativa de Ti Cu é brasada diretamente, a forma de solda pode ser folha de Cu mais pó de Ti ou partes de Cu mais folha de Ti, ou a superfície cerâmica pode ser revestida com pó de Ti mais folha de Cu.Antes da brasagem, todas as peças metálicas devem ser desgaseificadas por vácuo.A temperatura de desgaseificação do cobre livre de oxigênio deve ser de 750 ~ 800 ℃, e Ti, Nb, Ta, etc. devem ser desgaseificados a 900 ℃ por 15min.Neste momento, o grau de vácuo não deve ser inferior a 6,7 × 10-3Pa。 Durante a brasagem, monte os componentes a serem soldados no acessório, aqueça-os no forno a vácuo a 900 ~ 1120 ℃, e o tempo de espera é de 2 ~ 5min.Durante todo o processo de brasagem, o grau de vácuo não deve ser inferior a 6,7 × 10-3Pa。
O processo de brasagem do método Ti Ni é semelhante ao do método Ti Cu, e a temperatura de brasagem é de 900 ± 10 ℃.
(3) Método de brasagem de óxido O método de brasagem de óxido é um método para realizar uma conexão confiável usando a fase de vidro formada pela fusão da solda de óxido para se infiltrar na cerâmica e molhar a superfície do metal.Pode conectar cerâmica com cerâmica e cerâmica com metais.Os metais de adição de brasagem de óxido são compostos principalmente de Al2O3, Cao, Bao e MgO.Adicionando B2O3, Y2O3 e ta2o3, metais de adição de brasagem com vários pontos de fusão e coeficientes de expansão linear podem ser obtidos.Além disso, metais de adição de brasagem por fluoreto com CaF2 e NaF como componentes principais também podem ser usados para conectar cerâmicas e metais para obter juntas com alta resistência e alta resistência ao calor.
Hora da postagem: 13 de junho de 2022