Pag-brazing sa mga seramiko ug metal

1. Pagka-brazeable

Lisod ang pagpa-braze sa mga seramiko ug mga sangkap nga seramiko, seramiko, ug metal. Kadaghanan sa solder nagporma og bola sa ibabaw sa seramiko, nga gamay ra o walay basa. Ang brazing filler metal nga makabasa sa mga seramiko dali ra nga makaporma og lain-laing mga brittle compound (sama sa carbides, silicides, ug ternary o multivariate compounds) sa interface sa joint atol sa pagpa-braze. Ang presensya niini nga mga compound makaapekto sa mekanikal nga mga kabtangan sa joint. Dugang pa, tungod sa dako nga kalainan sa thermal expansion coefficients tali sa seramiko, metal, ug solder, adunay nahabilin nga stress sa joint human ang temperatura sa pagpa-braze mobugnaw ngadto sa temperatura sa kwarto, nga mahimong hinungdan sa pagliki sa joint.

Ang pagkabasa sa solder sa ibabaw sa seramiko mahimong mapaayo pinaagi sa pagdugang og aktibong mga elemento sa metal sa komon nga solder; Ang ubos nga temperatura ug mubo nga panahon sa pagpabraze makapakunhod sa epekto sa reaksyon sa interface; Ang thermal stress sa lutahan mahimong makunhuran pinaagi sa pagdesinyo og angay nga porma sa lutahan ug paggamit sa usa o daghang layer nga metal isip intermediate layer.

2. Solder

Ang seramiko ug metal kasagarang konektado sa vacuum furnace o hydrogen ug argon furnace. Gawas pa sa kinatibuk-ang mga kinaiya, ang mga filler metal sa brazing para sa mga vacuum electronic device kinahanglan usab nga adunay pipila ka espesyal nga mga kinahanglanon. Pananglitan, ang solder dili kinahanglan nga adunay mga elemento nga nagpatunghag taas nga presyur sa alisngaw, aron dili hinungdan sa dielectric leakage ug cathode poisoning sa mga device. Kasagaran gitino nga kung ang device nagtrabaho, ang presyur sa alisngaw sa solder dili molapas sa 10-3pa, ug ang mga hugaw nga adunay taas nga presyur sa alisngaw dili molapas sa 0.002% ~ 0.005%; Ang w(o) sa solder dili molapas sa 0.001%, aron malikayan ang alisngaw sa tubig nga namugna atol sa brazing sa hydrogen, nga mahimong hinungdan sa pagsabwag sa tinunaw nga metal sa solder; Dugang pa, ang solder kinahanglan nga limpyo ug walay mga surface oxide.

Kung magpabraze human sa ceramic metallization, mahimong gamiton ang tumbaga, base, pilak nga tumbaga, bulawan nga tumbaga ug uban pang mga metal nga pangpuno sa pagpabraze sa haluang metal.

Para sa direktang pagpabra sa mga seramiko ug metal, ang mga filler metal nga adunay aktibong elemento nga Ti ug Zr ang pilion. Ang binary filler metals kasagaran mao ang Ti Cu ug Ti Ni, nga magamit sa 1100 ℃. Sa ternary solder, ang Ag Cu Ti (W) (TI) mao ang labing kasagarang gigamit nga solder, nga magamit para sa direktang pagpabra sa lain-laing mga seramiko ug metal. Ang ternary filler metal magamit pinaagi sa foil, powder o Ag Cu eutectic filler metal nga adunay Ti powder. Ang B-ti49be2 brazing filler metal adunay parehas nga resistensya sa kaagnasan sa stainless steel ug ubos nga presyur sa alisngaw. Mahimo kini nga pilion sa vacuum sealing joints nga adunay resistensya sa oksihenasyon ug pagtulo. Sa ti-v-cr solder, ang temperatura sa pagkatunaw mao ang labing ubos (1620 ℃) ​​kung ang w (V) 30%, ug ang pagdugang sa Cr epektibo nga makapakunhod sa range sa temperatura sa pagkatunaw. Ang B-ti47.5ta5 solder nga walay Cr gigamit para sa direktang pagpabra sa alumina ug magnesium oxide, ug ang joint niini mahimong mogana sa ambient temperature nga 1000 ℃. Ang Table 14 nagpakita sa active flux para sa direktang koneksyon tali sa ceramic ug metal.

Talaan 14 aktibong brazing filler metals para sa ceramic ug metal brazing

2. Teknolohiya sa pagpanday

Ang mga pre-metalized nga seramiko mahimong i-braze sa high-purity inert gas, hydrogen o vacuum environment. Ang vacuum brazing kasagarang gigamit para sa direktang pag-braze sa mga seramiko nga walay metallization.

(1) Universal nga proseso sa pagpabraze ang universal nga proseso sa pagpabraze sa seramiko ug metal mahimong bahinon sa pito ka proseso: paglimpyo sa nawong, pag-paste sa coating, pag-metalize sa ceramic surface, nickel plating, pagpabraze ug post weld inspection.

Ang katuyoan sa paglimpyo sa nawong mao ang pagtangtang sa mansa sa lana, mansa sa singot, ug oxide film sa ibabaw sa base metal. Ang mga parte sa metal ug solder kinahanglan una nga i-degrease, dayon ang oxide film kinahanglan nga tangtangon pinaagi sa acid o alkali washing, hugasan sa nagaagay nga tubig, ug paughon. Ang mga parte nga adunay taas nga kinahanglanon kinahanglan nga ipainit sa vacuum furnace o hydrogen furnace (mahimo usab gamiton ang ion bombardment method) sa angay nga temperatura ug oras aron maputli ang nawong sa mga parte. Ang nalimpyohan nga mga parte dili angay nga mokontak sa mga butang nga mantikaon o mga kamot nga walay sapin. Kinahanglan kini dayon nga ibutang sa sunod nga proseso o sa dryer. Dili kini angay nga i-expose sa hangin sa dugay nga panahon. Ang mga parte sa seramik kinahanglan nga limpyohan gamit ang acetone ug ultrasonic, hugasan sa nagaagay nga tubig, ug sa katapusan pabukala kaduha gamit ang deionized water sulod sa 15 minutos matag higayon.

Ang paste coating usa ka importante nga proseso sa ceramic metallization. Atol sa coating, kini i-apply sa ceramic surface nga i-metallize gamit ang brush o paste coating machine. Ang gibag-on sa coating kasagaran 30 ~ 60mm. Ang paste kasagarang giandam gikan sa puro nga metal powder (usahay idugang ang angay nga metal oxide) nga adunay gidak-on sa partikulo nga mga 1 ~ 5um ug organic adhesive.

Ang gipapilit nga mga parte sa seramik ipadala sa usa ka hydrogen furnace ug i-sinter gamit ang basa nga hydrogen o cracked ammonia sa 1300 ~ 1500 ℃ sulod sa 30 ~ 60 minutos. Para sa mga parte sa seramik nga gitabonan og hydride, kinahanglan kining ipainit ngadto sa mga 900 ℃ aron madugta ang mga hydride ug mo-react sa puro nga metal o titanium (o zirconium) nga nahabilin sa ibabaw sa seramik aron makakuha og metal coating sa ibabaw sa seramik.

Para sa Mo Mn metallized layer, aron mabasa kini sa solder, ang nickel layer nga 1.4 ~ 5um kinahanglan nga i-electroplate o i-coat og nickel powder. Kung ang brazing temperature ubos sa 1000 ℃, ang nickel layer kinahanglan nga i-pre-sinter sa hydrogen furnace. Ang sintering temperature ug oras kay 1000 ℃ /15 ~ 20min.

Ang mga giprosesong seramiko mga parte nga metal, nga kinahanglan tipunon gamit ang stainless steel o graphite ug mga hulmahan nga seramiko. Ang solder kinahanglan ibutang sa mga lutahan, ug ang workpiece kinahanglan nga limpyo sa tibuok operasyon, ug dili kini angay hikapon sa mga kamot nga walay tabon.

Ang pagpabraze kinahanglan nga himuon sa argon, hydrogen o vacuum furnace. Ang temperatura sa pagpabraze nagdepende sa filler metal nga gigamit sa pagpabraze. Aron malikayan ang pagliki sa mga ceramic nga parte, ang cooling rate dili kinahanglan nga paspas kaayo. Dugang pa, ang pagpabraze mahimo usab nga mag-apply og piho nga pressure (mga 0.49 ~ 0.98mpa).

Gawas sa inspeksyon sa kalidad sa nawong, ang mga brazed weldment kinahanglan usab nga ipaubos sa thermal shock ug mechanical properties inspection. Ang mga sealing parts para sa mga vacuum device kinahanglan usab nga ipaubos sa leakage test sumala sa mga may kalabutan nga regulasyon.

(2) Direkta nga pagpabraze kon direkta nga nagpabraze (aktibong pamaagi sa metal), limpyohi una ang nawong sa mga weldment nga seramiko ug metal, ug dayon i-assemble kini. Aron malikayan ang mga liki nga gipahinabo sa lainlaing mga coefficient sa thermal expansion sa mga materyales nga sangkap, ang buffer layer (usa o daghan pang mga layer sa metal sheet) mahimong i-rotate taliwala sa mga weldment. Ang brazing filler metal kinahanglan nga i-clamp taliwala sa duha ka weldment o ibutang sa posisyon diin ang gintang mapuno sa brazing filler metal kutob sa mahimo, ug dayon ang pagpabraze kinahanglan nga himuon sama sa ordinaryong vacuum brazing.

Kon ang Ag Cu Ti solder gamiton para sa direktang pagpabra, ang pamaagi sa vacuum brazing ang gamiton. Kon ang vacuum degree sa furnace moabot sa 2.7 ×, magsugod sa pagpainit sa 10-3pa, ug ang temperatura mahimong paspas nga mosaka niining panahona; kon ang temperatura duol na sa melting point sa solder, ang temperatura kinahanglan nga hinayhinay nga ipataas aron ang temperatura sa tanang bahin sa weldment parehas; kon ang solder matunaw na, ang temperatura kinahanglan nga paspas nga ipataas ngadto sa brazing temperature, ug ang holding time kinahanglan nga 3 ~ 5min; atol sa pagpabugnaw, kini kinahanglan nga hinayhinay nga pabugnawon sa dili pa ang 700 ℃, ug kini mahimong natural nga pabugnawon gamit ang furnace human sa 700 ℃.

Kon ang Ti Cu active solder direktang i-braze, ang porma sa solder mahimong Cu foil nga adunay Ti powder o Cu parts nga adunay Ti foil, o ang ceramic surface mahimong pahiran og Ti powder nga adunay Cu foil. Sa dili pa i-braze, ang tanang metal nga parte kinahanglan nga i-degassed pinaagi sa vacuum. Ang degassing temperature sa oxygen-free copper kinahanglan nga 750 ~ 800 ℃, ug ang Ti, Nb, Ta, ug uban pa kinahanglan nga i-degassed sa 900 ℃ sulod sa 15 minutos. Niining higayona, ang vacuum degree dili moubos sa 6.7 × 10-3Pa. Atol sa brazing, i-assemble ang mga component nga i-welding sa fixture, ipainit kini sa vacuum furnace ngadto sa 900 ~ 1120 ℃, ug ang holding time kay 2 ~ 5 minutos. Atol sa tibuok proseso sa brazing, ang vacuum degree dili moubos sa 6.7 × 10-3Pa.

Ang proseso sa brazing sa Ti Ni nga pamaagi susama sa Ti Cu nga pamaagi, ug ang brazing temperatura mao ang 900 ± 10 ℃.

(3) Ang pamaagi sa oxide brazing usa ka pamaagi aron makab-ot ang kasaligang koneksyon pinaagi sa paggamit sa glass phase nga naporma pinaagi sa pagtunaw sa oxide solder aron makasulod sa mga seramiko ug mabasa ang nawong sa metal. Mahimo niini nga ikonektar ang mga seramiko sa mga seramiko ug ang mga seramiko sa mga metal. Ang mga oxide brazing filler metal kasagaran gilangkoban sa Al2O3, Cao, Bao ug MgO. Pinaagi sa pagdugang sa B2O3, Y2O3 ug ta2o3, makuha ang mga brazing filler metal nga adunay lain-laing mga melting point ug linear expansion coefficients. Dugang pa, ang fluoride brazing filler metal nga adunay CaF2 ug NaF isip mga pangunang sangkap mahimo usab nga gamiton sa pagkonektar sa mga seramiko ug mga metal aron makakuha og mga lutahan nga adunay taas nga kusog ug taas nga resistensya sa kainit.