הלחמת קרמיקה ומתכות

1. יכולת הלחמה

קשה להלחים רכיבי קרמיקה וקרמיקה, קרמיקה ומתכת.רוב ההלחמה יוצרת כדור על המשטח הקרמי, עם מעט או ללא הרטבה.מתכת מילוי ההלחמה שיכולה להרטיב קרמיקה קלה ליצור מגוון תרכובות שבירות (כגון קרבידים, סיליקידים ותרכובות משולשות או רב-משתניות) בממשק המשותף במהלך ההלחמה.קיומן של תרכובות אלו משפיע על התכונות המכניות של המפרק.בנוסף, בשל ההבדל הגדול של מקדמי ההתפשטות התרמית בין קרמיקה, מתכת והלחמה, יהיה לחץ שיורי במפרק לאחר קירור טמפרטורת ההלחמה לטמפרטורת החדר, מה שעלול לגרום לסדיקה של המפרק.

ניתן לשפר את יכולת ההרטבה של ההלחמה על פני השטח הקרמיים על ידי הוספת אלמנטים מתכתיים פעילים להלחמה המשותפת;טמפרטורה נמוכה והלחמה בזמן קצר יכולים להפחית את ההשפעה של תגובת הממשק;ניתן להפחית את המתח התרמי של המפרק על ידי עיצוב צורת מפרק מתאימה ושימוש במתכת אחת או רב-שכבתית כשכבת הביניים.

2. הלחמה

קרמיקה ומתכת מחוברים בדרך כלל בתנור ואקום או בתנור מימן וארגון.בנוסף למאפיינים הכלליים, למתכות מילוי הלחמה עבור מכשירים אלקטרוניים ואקום צריכות להיות גם כמה דרישות מיוחדות.לדוגמה, ההלחמה לא צריכה להכיל אלמנטים המייצרים לחץ אדים גבוה, כדי לא לגרום לדליפה דיאלקטרית ולהרעלת קתודה של מכשירים.בדרך כלל מצוין כי כאשר המכשיר פועל, לחץ האדים של ההלחמה לא יעלה על 10-3pa, והזיהומים בלחץ האדים הגבוהים הכלולים לא יעלו על 0.002% ~ 0.005%;ה-w (o) של ההלחמה לא יעלה על 0.001%, כדי למנוע אדי מים הנוצרים במהלך הלחמה במימן, העלולים לגרום להתזה של מתכת הלחמה מותכת;בנוסף, ההלחמה חייבת להיות נקייה וללא תחמוצות פני השטח.

בעת הלחמה לאחר מתכת קרמית, ניתן להשתמש בנחושת, בסיס, נחושת כסף, נחושת זהב ומתכות אחרות של הלחמת סגסוגת.

להלחמה ישירה של קרמיקה ומתכות, ייבחרו מתכות מילוי להלחמה המכילות יסודות פעילים Ti ו-Zr.מתכות המילוי הבינאריות הן בעיקר Ti Cu ו-Ti Ni, שניתן להשתמש בהן ב-1100 ℃.מבין ההלחמות הטרינריות, Ag Cu Ti (W) (TI) היא ההלחמה הנפוצה ביותר, שניתן להשתמש בה להלחמה ישירה של קרמיקה ומתכות שונות.ניתן להשתמש במתכת המילוי הטרינרית על ידי נייר כסף, אבקה או מתכת מילוי אוטקטית Ag Cu עם אבקת Ti.למתכת הלחמת B-ti49be2 יש עמידות בפני קורוזיה דומה לפלדת אל חלד וללחץ אדים נמוך.ניתן לבחור אותו בעדיפות במפרקי איטום הוואקום עם עמידות לחמצון ולדליפה.בהלחמת ti-v-cr, טמפרטורת ההיתוך היא הנמוכה ביותר (1620 ℃) ​​כאשר w (V) הוא 30%, והוספת Cr יכולה להפחית ביעילות את טווח טמפרטורת ההיתוך.הלחמה B-ti47.5ta5 ללא Cr שימשה להלחמה ישירה של תחמוצת אלומינה ומגנזיום, והמפרק שלה יכול לעבוד בטמפרטורת סביבה של 1000 ℃.טבלה 14 מציגה את השטף הפעיל לחיבור ישיר בין קרמיקה למתכת.

טבלה 14 מתכות מילוי הלחמה אקטיבית להלחמת קרמיקה ומתכת

Table 14 active brazing filler metals for ceramic and metal brazing

2. טכנולוגיית הלחמה

ניתן להלחים את הקרמיקה המתכתית מראש בסביבת גז אינרטי, מימן או ואקום בטוהר גבוה.הלחמת ואקום משמשת בדרך כלל להלחמה ישירה של קרמיקה ללא מתכת.

(1) תהליך הלחמה אוניברסלי ניתן לחלק את תהליך ההלחמה האוניברסלי של קרמיקה ומתכת לשבעה תהליכים: ניקוי פני השטח, ציפוי הדבק, מתכת משטח קרמי, ציפוי ניקל, הלחמה ובדיקה לאחר ריתוך.

מטרת ניקוי פני השטח היא להסיר כתמי שמן, כתמי זיעה וסרט תחמוצת על פני המתכת הבסיסית.חלקי המתכת וההלחמה יוסרו תחילה, לאחר מכן יוסר סרט התחמוצת על ידי שטיפה חומצית או אלקלית, יישטף במים זורמים ויייבש.חלקים עם דרישות גבוהות יטופלו בחום בתנור ואקום או בתנור מימן (ניתן להשתמש גם בשיטת הפצצת יונים) בטמפרטורה ובזמן המתאימים כדי לטהר את פני החלקים.החלקים המנוקים לא יגעו עם חפצים שמנוניים או ידיים חשופות.הם יוכנסו מיד לתהליך הבא או למייבש.הם לא ייחשפו לאוויר במשך זמן רב.חלקים קרמיים ינוקו עם אצטון ואולטרסאונד, יישטפו במים זורמים, ולבסוף ירתחו פעמיים עם מים מפושטים במשך 15 דקות בכל פעם

ציפוי הדבק הוא תהליך חשוב של מתכת קרמית.במהלך הציפוי, הוא מוחל על משטח הקרמי כדי לעבור מתכת עם מברשת או מכונת ציפוי משחה.עובי הציפוי הוא בדרך כלל 30 ~ 60 מ"מ.העיסה מוכנה בדרך כלל מאבקת מתכת טהורה (לפעמים מוסיפים תחמוצת מתכת מתאימה) עם גודל חלקיקים של בערך 1 ~ 5um ודבק אורגני.

החלקים הקרמיים המודבקים נשלחים לכבשן מימן ומוסננים עם מימן רטוב או אמוניה סדוקה בטמפרטורה של 1300 ~ 1500 ℃ למשך 30 ~ 60 דקות.עבור החלקים הקרמיים המצופים בהידרידים, הם יחוממו לכ-900 ℃ כדי לפרק את ההידרידים ולהגיב עם מתכת טהורה או טיטניום (או זירקוניום) שנותרו על המשטח הקרמי כדי לקבל ציפוי מתכת על המשטח הקרמי.

עבור השכבה המתכתית של Mo Mn, על מנת להרטיב אותה עם ההלחמה, שכבת ניקל של 1.4 ~ 5um חייבת להיות מצופה באלקטרוניקה או בשכבה של אבקת ניקל.אם טמפרטורת ההלחמה נמוכה מ- 1000 ℃, יש לסנן מראש את שכבת הניקל בכבשן מימן.טמפרטורת הסינטר והזמן הם 1000 ℃ / 15 ~ 20 דקות.

הקרמיקה המטופלת היא חלקי מתכת, שיורכבו לכדי שלם בעזרת תבניות נירוסטה או גרפיט וקרמיקה.הלחמה תותקן במפרקים, וחומר העבודה יישמר נקי לאורך כל הפעולה, ולא ייגע בו בידיים חשופות.

ההלחמה תתבצע בכבשן ארגון, מימן או ואקום.טמפרטורת ההלחמה תלויה במתכת מילוי ההלחמה.על מנת למנוע סדקים של חלקים קרמיים, קצב הקירור לא יהיה מהיר מדי.בנוסף, הלחמה יכולה גם להפעיל לחץ מסוים (כ-0.49 ~ 0.98mpa).

בנוסף לבדיקת איכות פני השטח, הריתוכים המולחמים יהיו נתונים גם להלם תרמי ולבדיקת מאפיינים מכניים.חלקי האיטום למכשירי ואקום חייבים להיות כפופים גם לבדיקת דליפה בהתאם לתקנות הרלוונטיות.

(2) הלחמה ישירה בעת הלחמה ישירה (שיטת מתכת אקטיבית), תחילה נקו את פני השטח של ריתוך הקרמיקה והמתכת, ולאחר מכן הרכיבו אותם.על מנת למנוע סדקים הנגרמים על ידי מקדמי התפשטות תרמית שונים של חומרים מרכיבים, ניתן לסובב את שכבת החיץ (שכבה אחת או יותר של יריעות מתכת) בין ריתוכים.מתכת מילוי ההלחמה תהיה מהודקת בין שני ריתוכים או תמוקם במיקום שבו הרווח מלא במתכת מילוי הלחמה ככל האפשר, ולאחר מכן הלחמה תתבצע כמו הלחמת ואקום רגילה.

אם נעשה שימוש בהלחמה Ag Cu Ti להלחמה ישירה, יש לאמץ שיטת הלחמה בוואקום.כאשר דרגת הוואקום בכבשן מגיעה ל-2.7 × התחל חימום ב-10-3pa, והטמפרטורה יכולה לעלות במהירות בזמן זה;כאשר הטמפרטורה קרובה לנקודת ההיתוך של ההלחמה, יש להעלות את הטמפרטורה באיטיות כדי לגרום לטמפרטורה של כל חלקי הריתוך להיות זהה;כאשר ההלחמה נמסה, הטמפרטורה תועלה במהירות לטמפרטורת ההלחמה, וזמן ההחזקה יהיה 3 ~ 5 דקות;במהלך הקירור, הוא יתקרר באיטיות לפני 700 ℃, וניתן לקרר אותו באופן טבעי עם התנור לאחר 700 ℃.

כאשר הלחמה הפעילה Ti Cu מולחמת ישירות, צורת ההלחמה יכולה להיות Cu foil בתוספת אבקת Ti או חלקי Cu פלוס Ti Cut, או את המשטח הקרמי ניתן לצפות באבקת Ti בתוספת נייר Cu.לפני ההלחמה, כל חלקי המתכת יופרו בוואקום.טמפרטורת הסרת הגז של נחושת נטולת חמצן תהיה 750 ~ 800 ℃, ו-Ti, Nb, Ta וכו' יפורו ב-900 ℃ למשך 15 דקות.בשלב זה, דרגת הוואקום לא תהיה פחותה מ-6.7 × 10-3Pa。 במהלך ההלחמה, הרכיבו את הרכיבים לריתוך במתקן, חממו אותם בכבשן הוואקום ל-900 ~ 1120 ℃, וזמן ההחזקה הוא 2 ~ 5 דקות.במהלך כל תהליך ההלחמה, דרגת הוואקום לא תהיה פחות מ-6.7 × 10-3Pa.

תהליך ההלחמה של שיטת Ti Ni דומה לזה של שיטת Ti Cu, וטמפרטורת ההלחמה היא 900 ± 10 ℃.

(3) שיטת הלחמת תחמוצת שיטת הלחמת תחמוצת היא שיטה למימוש חיבור אמין באמצעות שלב הזכוכית הנוצר על ידי התכה של הלחמת תחמוצת כדי לחדור לקרמיקה ולהרטיב את משטח המתכת.זה יכול לחבר קרמיקה עם קרמיקה וקרמיקה עם מתכות.מתכות מילוי הלחמת תחמוצת מורכבות בעיקר מ-Al2O3, Cao, Bao ו-MgO.על ידי הוספת B2O3, Y2O3 ו-ta2o3, ניתן לקבל הלחמת מתכות מילוי בעלות נקודות התכה שונות ומקדמי התפשטות ליניאריים.בנוסף, ניתן להשתמש במתכות מילוי הלחמת פלואוריד עם CaF2 ו- NaF כמרכיבים העיקריים גם לחיבור קרמיקה ומתכות לקבלת חיבורים בעלי חוזק גבוה ועמידות גבוהה בחום.


זמן פרסום: 13 ביוני 2022