Keramika və metalların lehimlənməsi

1. Dəhşətlilik

Keramika və keramika, keramika və metal komponentləri lehimləmək çətindir.Lehimin çox hissəsi keramika səthində az və ya heç nəmlənmədən bir top meydana gətirir.Keramikanı nəmləndirə bilən lehimləmə doldurucu metal, lehimləmə zamanı birləşmənin interfeysində müxtəlif kövrək birləşmələr (məsələn, karbidlər, silisidlər və üçlü və ya çoxvariant birləşmələr) əmələ gətirir.Bu birləşmələrin mövcudluğu birləşmənin mexaniki xüsusiyyətlərinə təsir göstərir.Bundan əlavə, keramika, metal və lehim arasında istilik genişlənmə əmsallarının böyük fərqinə görə, lehimləmə temperaturu otaq temperaturuna qədər soyuduqdan sonra birləşmədə qalıq gərginlik yaranacaq ki, bu da birləşmənin çatlamasına səbəb ola bilər.

Keramika səthində lehimin nəmləndirilməsi ümumi lehimə aktiv metal elementləri əlavə etməklə yaxşılaşdırıla bilər;Aşağı temperatur və qısa müddətli lehimləmə interfeys reaksiyasının təsirini azalda bilər;Uyğun birləşmə formasının layihələndirilməsi və ara təbəqə kimi bir və ya çox qatlı metaldan istifadə etməklə birləşmənin istilik gərginliyi azaldıla bilər.

2. Lehim

Keramika və metal adətən vakuum sobasında və ya hidrogen və arqon sobasında birləşdirilir.Ümumi xüsusiyyətlərə əlavə olaraq, vakuum elektron cihazları üçün lehimləmə doldurucu metallar da bəzi xüsusi tələblərə malik olmalıdır.Məsələn, cihazların dielektrik sızmasına və katod zəhərlənməsinə səbəb olmamaq üçün lehimdə yüksək buxar təzyiqi yaradan elementlər olmamalıdır.Ümumiyyətlə müəyyən edilir ki, cihaz işləyərkən lehimin buxar təzyiqi 10-3pa-dan çox olmamalıdır və tərkibində olan yüksək buxar təzyiqi çirkləri 0,002% ~ 0,005% -dən çox olmamalıdır;Hidrogendə lehimləmə zamanı əmələ gələn və ərimiş lehim metalının sıçramasına səbəb ola biləcək su buxarının qarşısını almaq üçün lehimin w (o) 0,001%-dən çox olmamalıdır;Bundan əlavə, lehim təmiz və səth oksidlərindən təmizlənməlidir.

Keramika metalizasiyasından sonra lehimləmə zamanı mis, əsas, gümüş mis, qızıl mis və digər ərintili lehimləmə doldurucu metallardan istifadə edilə bilər.

Keramika və metalların birbaşa lehimlənməsi üçün tərkibində Ti və Zr aktiv elementləri olan lehimləmə doldurucu metallar seçilməlidir.İkili doldurucu metallar əsasən 1100 ℃ temperaturda istifadə oluna bilən Ti Cu və Ti Ni-dir.Üçlü lehim arasında Ag Cu Ti (W) (TI) ən çox istifadə edilən lehimdir və müxtəlif keramika və metalların birbaşa lehimlənməsi üçün istifadə edilə bilər.Üçlü doldurucu metal folqa, toz və ya Ti tozu ilə Ag Cu evtektik doldurucu metal tərəfindən istifadə edilə bilər.B-ti49be2 lehimləmə doldurucu metal paslanmayan polad və aşağı buxar təzyiqi ilə oxşar korroziya müqavimətinə malikdir.Oksidləşmə və sızma müqaviməti olan vakuum sızdırmazlıq birləşmələrində üstünlüklə seçilə bilər.Ti-v-cr lehimində, w (V) 30% olduqda ərimə temperaturu ən aşağıdır (1620 ℃) ​​və Cr əlavə edilməsi ərimə temperaturu diapazonunu effektiv şəkildə azalda bilər.Cr olmayan B-ti47.5ta5 lehim alüminium oksidi və maqnezium oksidin birbaşa lehimləməsi üçün istifadə edilmişdir və onun birləşmə yeri 1000 ℃ ətraf mühit temperaturunda işləyə bilər.Cədvəl 14 keramika və metal arasında birbaşa əlaqə üçün aktiv axını göstərir.

Cədvəl 14 Keramika və metal lehimləmə üçün aktiv lehimləmə doldurucu metallar

2. Lehimləmə texnologiyası

Əvvəlcədən metallaşdırılmış keramika yüksək təmizlikdə inert qaz, hidrogen və ya vakuum mühitində lehimlənə bilər.Vakuum lehimləmə ümumiyyətlə keramikaların metallaşmadan birbaşa lehimləməsi üçün istifadə olunur.

(1) Universal lehimləmə prosesi keramika və metalın universal lehimləmə prosesini yeddi prosesə bölmək olar: səthin təmizlənməsi, pasta örtüyü, keramika səthinin metallaşdırılması, nikel örtük, lehimləmə və qaynaqdan sonrakı yoxlama.

Səthin təmizlənməsinin məqsədi əsas metalın səthindəki yağ ləkəsini, tər ləkəsini və oksid filmini çıxarmaqdır.Əvvəlcə metal hissələr və lehim yağdan təmizlənməlidir, sonra oksid təbəqəsi turşu və ya qələvi ilə yuyulmalı, axan su ilə yuyulmalı və qurudulmalıdır.Tələbləri yüksək olan hissələr, hissələrin səthini təmizləmək üçün vakuum sobasında və ya hidrogen sobasında (ion bombardmanı üsulu da istifadə edilə bilər) müvafiq temperaturda və vaxtda istiliklə müalicə edilməlidir.Təmizlənmiş hissələr yağlı əşyalara və ya çılpaq əllərə toxunmamalıdır.Onlar dərhal növbəti prosesə və ya quruducuya qoyulmalıdır.Onlar uzun müddət havaya məruz qalmamalıdırlar.Keramika hissələri aseton və ultrasəs ilə təmizlənməlidir, axan su ilə yuyulmalı və sonda hər dəfə 15 dəqiqə ərzində iki dəfə deionlaşdırılmış su ilə qaynadılmalıdır.

Pasta örtüyü keramika metalizasiyasının vacib bir prosesidir.Örtmə zamanı metallaşdırılacaq keramika səthinə fırça və ya pasta örtmə maşını ilə tətbiq edilir.Kaplama qalınlığı ümumiyyətlə 30 ~ 60 mm-dir.Pasta ümumiyyətlə təxminən 1 ~ 5um hissəcik ölçüsü və üzvi yapışdırıcı ilə təmiz metal tozundan (bəzən müvafiq metal oksidi əlavə edilir) hazırlanır.

Yapıştırılmış keramika hissələri hidrogen sobasına göndərilir və 30 ~ 60 dəqiqə ərzində 1300 ~ 1500 ℃ temperaturda yaş hidrogen və ya çatlamış ammonyak ilə sinterlənir.Hidridlərlə örtülmüş keramika hissələri üçün hidridləri parçalamaq və keramika səthində metal örtük əldə etmək üçün keramika səthində qalan saf metal və ya titan (və ya sirkonium) ilə reaksiya vermək üçün təxminən 900 ℃-ə qədər qızdırılmalıdır.

Mo Mn metallaşdırılmış təbəqə üçün onu lehimlə nəmləndirmək üçün 1,4 ~ 5um nikel təbəqəsi elektrolizlə örtülməlidir və ya nikel tozu təbəqəsi ilə örtülməlidir.Lehimləmə temperaturu 1000 ℃-dən aşağı olarsa, nikel təbəqəsi hidrogen sobasında əvvəlcədən sinterlənməlidir.Sinterləmə temperaturu və vaxtı 1000 ℃ /15 ~ 20 dəqiqədir.

Təmizlənmiş keramika paslanmayan polad və ya qrafit və keramika qəlibləri ilə bütövlükdə yığılmalı olan metal hissələrdir.Lehim birləşmələrə quraşdırılmalı və iş parçası bütün əməliyyat boyunca təmiz saxlanılmalı və çılpaq əllərlə toxunmamalıdır.

Lehimləmə arqon, hidrogen və ya vakuum sobasında aparılmalıdır.Lehimləmə temperaturu lehimləmə doldurucu metaldan asılıdır.Keramika hissələrinin çatlamasının qarşısını almaq üçün soyutma sürəti çox yüksək olmamalıdır.Bundan əlavə, lehimləmə müəyyən bir təzyiq də tətbiq edə bilər (təxminən 0,49 ~ 0,98mpa).

Səthin keyfiyyətinin yoxlanılması ilə yanaşı, lehimli qaynaqlar da termal zərbə və mexaniki xüsusiyyət yoxlamasına məruz qalmalıdır.Vakuum cihazları üçün sızdırmazlıq hissələri də müvafiq qaydalara uyğun olaraq sızma testinə məruz qalmalıdır.

(2) Birbaşa lehimləmə zamanı birbaşa lehimləmə (aktiv metal üsulu), əvvəlcə keramika və metal qaynaqların səthini təmizləyin və sonra onları yığın.Komponent materialların müxtəlif istilik genişlənmə əmsallarından yaranan çatların qarşısını almaq üçün qaynaqlar arasında tampon təbəqəsi (bir və ya bir neçə təbəqə metal təbəqə) döndərə bilər.Lehimləmə doldurucu metal iki qaynaq arasında sıxışdırılmalı və ya boşluğun mümkün qədər lehimləmə doldurucusu ilə doldurulduğu yerə qoyulmalı və sonra lehimləmə adi vakuum lehimləmə kimi aparılmalıdır.

Birbaşa lehimləmə üçün Ag Cu Ti lehimindən istifadə edilərsə, vakuum lehimləmə üsulu qəbul edilməlidir.Ocaqda vakuum dərəcəsi 2,7 × çatdıqda 10-3pa-da qızdırmağa başlayın və bu zaman temperatur sürətlə yüksələ bilər;Temperatur lehimin ərimə nöqtəsinə yaxın olduqda, qaynağın bütün hissələrinin temperaturu eyni olmağa meylli olması üçün temperatur yavaş-yavaş qaldırılmalıdır;Lehim əridildikdə, temperatur sürətlə lehimləmə temperaturuna qaldırılmalı və saxlama müddəti 3 ~ 5 dəqiqə olmalıdır;Soyutma zamanı 700 ℃-ə qədər yavaş-yavaş soyudulmalı və 700 ℃-dən sonra soba ilə təbii şəkildə soyudula bilər.

Ti Cu aktiv lehimi birbaşa lehimləndikdə, lehim forması Cu folqa plus Ti tozu və ya Cu hissələri üstəgəl Ti folqa ola bilər və ya keramika səthi Ti tozu və Cu folqa ilə örtülə bilər.Lehimləmədən əvvəl bütün metal hissələr vakuumla qazdan təmizlənməlidir.Oksigensiz misin qazsızlaşdırma temperaturu 750 ~ 800 ℃, Ti, Nb, Ta və s. 900 ℃-də 15 dəqiqə ərzində qazdan təmizlənməlidir.Bu zaman vakuum dərəcəsi 6,7 × 10-3Pa-dan az olmamalıdır. 5 dəq.Bütün lehimləmə prosesi zamanı vakuum dərəcəsi 6,7 × 10-3 Pa-dan az olmamalıdır.

Ti Ni metodunun lehimləmə prosesi Ti Cu metoduna bənzəyir və lehimləmə temperaturu 900 ± 10 ℃-dir.

(3) Oksid lehimləmə üsulu oksid lehimləmə üsulu, keramika içərisinə sızmaq və metal səthini islatmaq üçün oksid lehiminin əriməsi nəticəsində yaranan şüşə fazadan istifadə edərək etibarlı əlaqəni həyata keçirmək üçün bir üsuldur.Keramika ilə keramika və metallarla keramika birləşdirə bilər.Oksid lehimləmə doldurucu metallar əsasən Al2O3, Cao, Bao və MgO-dan ibarətdir.B2O3, Y2O3 və ta2o3 əlavə etməklə müxtəlif ərimə nöqtələri və xətti genişlənmə əmsalları olan lehimləmə doldurucu metalları əldə etmək olar.Bundan əlavə, əsas komponentlər kimi CaF2 və NaF olan flüorlu lehimləmə doldurucu metalları yüksək möhkəmliyə və yüksək istilik müqavimətinə malik birləşmələr əldə etmək üçün keramika və metalları birləşdirmək üçün də istifadə edilə bilər.