Keramika və metalların lehimlənməsi

1. Əyilmə qabiliyyəti

Keramika və keramika, keramika və metal komponentlərini lehimləmək çətindir. Lehimin çox hissəsi keramika səthində top əmələ gətirir və az və ya heç islanmır. Keramikanı islada bilən lehimləmə doldurucu metalı lehimləmə zamanı birləşmə sərhədində müxtəlif kövrək birləşmələr (məsələn, karbidlər, silisidlər və üçlü və ya çoxdəyişkənli birləşmələr) əmələ gətirə bilər. Bu birləşmələrin mövcudluğu birləşmənin mexaniki xüsusiyyətlərinə təsir göstərir. Bundan əlavə, keramika, metal və lehim arasında istilik genişlənmə əmsallarının böyük fərqi səbəbindən, lehimləmə temperaturu otaq temperaturuna qədər soyuduqdan sonra birləşmədə qalıq gərginlik yaranacaq ki, bu da birləşmənin çatlamasına səbəb ola bilər.

Keramika səthində lehimin islanma qabiliyyəti ümumi lehimə aktiv metal elementləri əlavə etməklə yaxşılaşdırıla bilər; Aşağı temperatur və qısa müddətli lehimləmə səth reaksiyasının təsirini azalda bilər; Uyğun bir birləşmə forması dizayn etməklə və ara təbəqə kimi tək və ya çoxqatlı metaldan istifadə etməklə birləşmənin istilik gərginliyi azaldıla bilər.

2. Lehim

Keramika və metal adətən vakuum sobasında və ya hidrogen və argon sobasında birləşdirilir. Ümumi xüsusiyyətlərə əlavə olaraq, vakuum elektron cihazları üçün lehimləmə doldurucu metalları da bəzi xüsusi tələblərə malik olmalıdır. Məsələn, lehimdə yüksək buxar təzyiqi yaradan elementlər olmamalıdır ki, dielektrik sızmasına və cihazların katod zəhərlənməsinə səbəb olmasın. Ümumiyyətlə, cihaz işləyərkən lehimin buxar təzyiqinin 10-3pa-dan, tərkibindəki yüksək buxar təzyiqi çirklərinin isə 0,002% ~ 0,005% -dən çox olmaması göstərilmişdir; lehimin çəkisi 0,001%-dən çox olmamalıdır ki, hidrogendə lehimləmə zamanı əmələ gələn su buxarının qarşısını ala bilsin və bu da əridilmiş lehim metalının sıçramasına səbəb ola bilər; Bundan əlavə, lehim təmiz və səth oksidlərindən azad olmalıdır.

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

Keramika və metalların birbaşa lehimlənməsi üçün aktiv elementlər Ti və Zr olan lehimləmə doldurucu metalları seçilməlidir. İkili doldurucu metallar əsasən 1100 ℃-də istifadə edilə bilən Ti Cu və Ti Ni-dir. Üçlü lehimlər 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 olan Ag Cu evtektik doldurucu metal kimi istifadə edilə bilər. B-ti49be2 lehimləmə doldurucu metalı paslanmayan poladla oxşar korroziyaya davamlılığa və aşağı buxar təzyiqinə malikdir. Oksidləşmə və sızma müqaviməti ilə vakuum möhürləmə birləşmələrində üstünlük təşkil edə 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-siz B-ti47.5ta5 lehimi alüminium oksidi və maqnezium oksidinin birbaşa lehimlənməsi üçün istifadə edilmişdir və onun birləşməsi 1000 ℃ ətraf mühit temperaturunda işləyə bilər. Cədvəl 14-də keramika və metal arasında birbaşa əlaqə üçün aktiv axın göstərilir.

Cədvəl 14 Keramika və metal lehimləmə üçün aktiv lehimləmə doldurucu metalları

2. Lehimləmə texnologiyası

Əvvəlcədən metallaşdırılmış keramika yüksək təmizlikli inert qaz, hidrogen və ya vakuum mühitində lehimlənə bilər. Vakuum lehimləmə ümumiyyətlə metallaşdırmadan birbaşa keramika lehimləmə üçün istifadə olunur.

(1) Universal lehimləmə prosesi Keramika və metalın universal lehimləmə prosesi yeddi prosesə bölünə bilər: səth təmizlənməsi, pasta örtüyü, keramika səthinin metallaşdırılması, nikel örtük, lehimləmə və qaynaq sonrası yoxlama.

Səth təmizlənməsinin məqsədi əsas metalın səthindəki yağ ləkəsini, tər ləkəsini və oksid təbəqəsini təmizləməkdir. Metal hissələr və lehim əvvəlcə yağsızlaşdırılmalı, sonra oksid təbəqəsi turşu və ya qələvi ilə yuyulmalı, axar su ilə yuyulmalı və qurudulmalıdır. Yüksək tələblərə cavab verən hissələr hissələrin səthini təmizləmək üçün vakuum sobasında və ya hidrogen sobasında (ion bombardmanı metodundan da istifadə etmək olar) müvafiq temperaturda və vaxtda istiliklə işlənməlidir. Təmizlənmiş hissələr yağlı əşyalarla və ya çılpaq əllərlə təmasda olmamalıdır. Onlar dərhal növbəti prosesə və ya quruducuya qoyulmalıdır. Uzun müddət havaya məruz qalmamalıdır. Keramika hissələri aseton və ultrasəslə təmizlənməli, axar su ilə yuyulmalı və sonda hər dəfə 15 dəqiqə ərzində iki dəfə deionlaşdırılmış su ilə qaynadılmalıdır.

Pasta örtüyü keramika metallaşmasının vacib bir prosesidir. Örtük zamanı metallaşmaq üçün keramika səthinə fırça və ya pasta örtük maşını ilə tətbiq olunur. Örtük qalınlığı ümumiyyətlə 30 ~ 60 mm-dir. Pasta ümumiyyətlə təxminən 1 ~ 5 mikron hissəcik ölçüsündə təmiz metal tozundan (bəzən müvafiq metal oksidi əlavə olunur) və üzvi yapışdırıcıdan hazırlanır.

Yapışdırılmış keramika hissələri hidrogen sobasına göndərilir və yaş hidrogen və ya çatlamış ammonyakla 1300 ~ 1500 ℃ temperaturda 30 ~ 60 dəqiqə ərzində sinterləşdirilir. Hidridlərlə örtülmüş keramika hissələri hidridləri parçalamaq üçün təxminən 900 ℃-yə qədər qızdırılır və keramika səthində metal örtük əldə etmək üçün keramika səthində qalan təmiz metal və ya titan (və ya sirkonyum) ilə reaksiyaya girir.

MoMn metallaşdırılmış təbəqəsi üçün, lehimlə islatmaq üçün 1,4 ~ 5um nikel təbəqəsi elektrokaplama və ya nikel tozu təbəqəsi ilə örtülməlidir. Lehimləmə temperaturu 1000 ℃-dən aşağıdırsa, nikel təbəqəsi əvvəlcədən hidrogen sobasında sinterləşdirilməlidir. Sinterləmə temperaturu və müddəti 1000 ℃ /15 ~ 20 dəqiqədir.

İşlənmiş keramika metal hissələrdir və paslanmayan polad və ya qrafit və keramika qəlibləri ilə bütöv şəkildə yığılmalıdır. Birləşmə yerlərinə lehim qoyulmalı və iş parçası əməliyyat boyunca təmiz saxlanılmalı və çılpaq əllərlə toxunulmamalıdır.

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

Səth keyfiyyətinin yoxlanılmasına əlavə olaraq, lehimlənmiş qaynaq birləşmələri də istilik şoku və mexaniki xüsusiyyətlər yoxlanışından keçməlidir. Vakuum cihazları üçün möhürləyici hissələr də müvafiq qaydalara uyğun olaraq sızma testindən keçməlidir.

(2) Birbaşa lehimləmə zamanı (aktiv metal metodu) əvvəlcə keramika və metal qaynaqlarının səthini təmizləyin və sonra onları yığın. Komponent materialların müxtəlif istilik genişlənmə əmsallarından qaynaqlanan çatların qarşısını almaq üçün bufer təbəqəsi (bir və ya daha çox metal təbəqə) qaynaqlar arasında fırlana bilər. Lehimləmə doldurucu metalı iki qaynaq arasında sıxılmalı və ya boşluğun mümkün qədər lehimləmə doldurucu metalı ilə doldurulduğu yerə qoyulmalı və sonra lehimləmə adi vakuum lehimləmə kimi aparılmalıdır.

Əgər Ag Cu Ti lehimləmə üsulu birbaşa lehimləmə üçün istifadə olunursa, vakuum lehimləmə üsulu tətbiq olunmalıdır. Sobadakı vakuum dərəcəsi 2,7 ×-ə çatdıqda, 10-3pa-da qızdırmağa başlayın və bu zaman temperatur sürətlə yüksələ bilər; Temperatur lehimin ərimə nöqtəsinə yaxın olduqda, qaynaq yerinin bütün hissələrinin temperaturunun eyni olması üçün temperatur yavaşca qaldırılmalıdır; Lehim əridildikdə, temperatur sürətlə lehimləmə temperaturuna qaldırılmalı və saxlama müddəti 3 ~ 5 dəqiqə olmalıdır; Soyutma zamanı 700 ℃-dən əvvəl yavaşca soyudulmalı və 700 ℃-dən sonra soba ilə təbii şəkildə soyudulmalıdır.

Ti Cu aktiv lehim birbaşa lehimləndikdə, lehim forması Cu folqası və Ti tozu və ya Cu hissələri və Ti folqası ola bilər və ya keramika səthi Ti tozu və Cu folqası ilə örtülə bilər. Lehimləmədən əvvəl bütün metal hissələr vakuumla qazsızlaşdırılmalıdır. Oksigensiz misin qazsızlaşdırma temperaturu 750 ~ 800 ℃, Ti, Nb, Ta və s. isə 900 ℃-də 15 dəqiqə ərzində qazsızlaşdırılmalıdır. Bu zaman vakuum dərəcəsi 6,7 × 10-3Pa-dan az olmamalıdır. Lehimləmə zamanı qaynaq ediləcək komponentləri armaturda yığın, vakuum sobasında 900 ~ 1120 ℃-yə qədər qızdırın və saxlama müddəti 2 ~ 5 dəqiqədir. Bütün lehimləmə prosesi zamanı vakuum dərəcəsi 6,7 × 10-3Pa-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, oksid lehiminin əriməsi nəticəsində əmələ gələn şüşə fazasından istifadə edərək keramikaya sızmaq və metal səthini islatmaqla etibarlı bir əlaqə yaratmaq üçün bir üsuldur. Keramika ilə keramikanı, keramikanı isə metallarla birləşdirə bilər. Oksid lehimləmə doldurucu metalları əsasən Al2O3, Cao, Bao və MgO-dan ibarətdir. B2O3, Y2O3 və ta2o3 əlavə etməklə müxtəlif ərimə nöqtələrinə və xətti genişlənmə əmsallarına malik doldurucu metallar əldə edilə bilər. Bundan əlavə, əsas komponentlər kimi CaF2 və NaF olan flüorid lehimləmə doldurucu metalları da keramika və metalları birləşdirmək və yüksək möhkəmliyə və yüksək istilik müqavimətinə malik birləşmələr əldə etmək üçün istifadə edilə bilər.