1. Joodetavus
Keraamilisi ja keraamilisi, keraamilisi ja metallkomponente on raske jootma.Suurem osa joodist moodustab keraamilisele pinnale palli, mis ei niisuta või ei niisuta seda.Keraamikat niisutav kõvajoodisega täitemetall moodustab kõvajoodisjootmise ajal vuugiliideses kergesti mitmesuguseid rabedaid ühendeid (nagu karbiidid, silitsiidid ja kolme- või mitme muutujaga ühendid).Nende ühendite olemasolu mõjutab liigese mehaanilisi omadusi.Lisaks tekib keraamika, metalli ja joodise soojuspaisumistegurite suure erinevuse tõttu pärast kõvajoodisega jootmistemperatuuri jahutamist toatemperatuurini vuugis jääkpinget, mis võib põhjustada vuugi pragunemist.
Jooteaine märguvust keraamilisel pinnal saab parandada, lisades tavalisele joodisele aktiivseid metallelemente;Madal temperatuur ja lühiajaline jootmine võivad vähendada liidese reaktsiooni mõju;Vuugi soojuspinget saab vähendada sobiva vuugivormi kujundamisega ning vahekihina ühe- või mitmekihilise metalli kasutamisega.
2. Joote
Keraamika ja metall ühendatakse tavaliselt vaakumahjus või vesiniku ja argooni ahjus.Lisaks üldistele omadustele peaksid vaakumelektroonikaseadmete kõvajoodisega täitemetallidel olema ka mõned erinõuded.Näiteks ei tohiks joodis sisaldada elemente, mis tekitavad kõrge aururõhu, et mitte põhjustada dielektri leket ja seadmete katoodimürgitust.Üldiselt on ette nähtud, et kui seade töötab, ei tohi joote aururõhk ületada 10-3pa ja kõrge aururõhuga lisandid ei tohi ületada 0,002% ~ 0,005%;Jooteaine w (o) ei tohi ületada 0,001%, et vältida vesinikus jootmisel tekkivat veeauru, mis võib põhjustada sula jootemetalli pritsimist;Lisaks peab joodis olema puhas ja pinnaoksiidide vaba.
Keraamilise metalliseerimise järgsel kõvajoodisjootmisel võib kasutada vaske, alus-, hõbevaske, kuldvaske ja muid sulamitest kõvajoodisega täitemetalle.
Keraamika ja metallide otsejoodisjootmiseks tuleb valida aktiivseid elemente Ti ja Zr sisaldavad kõvajoodisega täitemetallid.Binaarsed täitemetallid on peamiselt Ti Cu ja Ti Ni, mida saab kasutada temperatuuril 1100 ℃.Kolmekomponentsete joodiste hulgas on Ag Cu Ti (W) (TI) enim kasutatav joodis, mida saab kasutada erinevate keraamikate ja metallide otsejoodisjootmiseks.Kolmekomponentset täitemetalli saab kasutada fooliumi, pulbri või Ag Cu eutektilise täitematerjalina Ti pulbriga.B-ti49be2 kõvajoodisega täitematerjalil on roostevaba terasega sarnane korrosioonikindlus ja madal aururõhk.Seda saab eelistatavalt valida oksüdatsiooni- ja lekkekindlusega vaakumtihendusliidestesse.Ti-v-cr joodises on sulamistemperatuur madalaim (1620 ℃), kui w (V) on 30%, ja Cr lisamine võib sulamistemperatuuri vahemikku tõhusalt vähendada.Alumiiniumoksiidi ja magneesiumoksiidi otseseks jootmiseks on kasutatud ilma Cr-ta jootet B-ti47.5ta5 ning selle ühenduskoht võib töötada ümbritseva õhu temperatuuril 1000 ℃.Tabelis 14 on näidatud keraamika ja metalli vahelise otseühenduse aktiivvoog.
Tabel 14 aktiivjoodisjootmise täitemetallid keraamika ja metalli jootmiseks
2. Jootmistehnoloogia
Eelmetalliseeritud keraamikat saab jootma kõrge puhtusastmega inertgaasi, vesiniku või vaakumkeskkonnas.Vaakumjoodisjootmist kasutatakse üldiselt keraamika otseseks kõvajoodisega jootmiseks ilma metalliseerimiseta.
(1) Universaalne jootmisprotsess Keraamika ja metalli universaalse kõvajoodisjootmise protsessi saab jagada seitsmeks protsessiks: pinna puhastamine, pastakatmine, keraamilise pinna metalliseerimine, nikeldamine, kõvajoodisjootmine ja keevitusjärgne kontroll.
Pinnapuhastuse eesmärk on eemaldada mitteväärismetalli pinnalt õliplekk, higiplekk ja oksiidkile.Metallosad ja joodis tuleb esmalt rasvatustada, seejärel eemaldada oksiidkile happe- või leelispesuga, pesta voolava veega ja kuivatada.Kõrgete nõudmistega osi tuleb osade pinna puhastamiseks kuumtöödelda vaakum- või vesinikahjus (võib kasutada ka ioonpommitamise meetodit) sobival temperatuuril ja ajal.Puhastatud osad ei tohi puutuda kokku rasvaste esemete ega paljaste kätega.Need tuleb kohe panna järgmisse protsessi või kuivatisse.Neid ei tohi pikka aega õhu käes hoida.Keraamilised osad puhastatakse atsetooni ja ultraheliga, pestakse voolava veega ja lõpuks keedetakse kaks korda deioniseeritud veega iga kord 15 minutit.
Pastaga katmine on keraamilise metalliseerimise oluline protsess.Katmise käigus kantakse pintsli või pastakatmismasinaga metalliseeritud keraamilisele pinnale.Katte paksus on tavaliselt 30–60 mm.Pasta valmistatakse tavaliselt puhtast metallipulbrist (mõnikord lisatakse sobivat metalloksiidi), mille osakeste suurus on umbes 1-5 um, ja orgaanilisest liimist.
Kleebitud keraamilised osad saadetakse vesinikahju ja paagutatakse märja vesiniku või krakitud ammoniaagiga temperatuuril 1300–1500 ℃ 30–60 minutit.Hüdriididega kaetud keraamiliste osade puhul tuleb neid kuumutada umbes 900 ℃-ni, et hüdriidid lagundada, ja reageerida keraamilisele pinnale jäänud puhta metalli või titaaniga (või tsirkooniumiga), et saada keraamilisele pinnale metallkate.
Mo Mn metalliseeritud kihi puhul tuleb selle joodisega märjaks saamiseks galvaaniseeritud või niklipulbri kihiga katta 1,4–5 um niklikiht.Kui kõvajoodisjootmise temperatuur on madalam kui 1000 ℃, tuleb niklikiht vesinikahjus eelnevalt paagutada.Paagutamise temperatuur ja aeg on 1000 ℃ /15 ~ 20 min.
Töödeldud keraamika on metallosad, mis monteeritakse tervikuks roostevabast terasest või grafiidist ja keraamilistest vormidest.Joote tuleb paigaldada liitekohtadesse ja töödeldav detail tuleb hoida kogu töö ajal puhas ja seda ei tohi puudutada paljaste kätega.
Jootmine tuleb läbi viia argooni-, vesinik- või vaakumahjus.Jootmistemperatuur sõltub kõvajoodisjootmise täitematerjalist.Keraamiliste osade pragunemise vältimiseks ei tohi jahutus olla liiga kiire.Lisaks võib kõvajoodisega jootmine avaldada ka teatud survet (umbes 0,49–0,98 mpa).
Lisaks pinnakvaliteedi kontrollile tuleb joodetud keevisõmblustele läbi viia ka termiline šokk ja mehaaniliste omaduste kontroll.Vaakumseadmete tihendusosad peavad samuti läbima lekketesti vastavalt asjakohastele eeskirjadele.
(2) Otsene kõvajoodisjootmine otsejootmisel (aktiivne metallimeetod), puhastage esmalt keraamiliste ja metallide keevisõmbluste pind ning seejärel ühendage need kokku.Vältimaks komponentide materjalide erinevatest soojuspaisumisteguritest tingitud pragusid, saab keevisõmbluste vahel puhverkihti (üks või mitu kihti metalllehti) pöörata.Jootmise täitemetall kinnitatakse kahe keevisõmbluse vahele või asetatakse kohta, kus vahe on nii palju kui võimalik kõvajoodisjootmise täitematerjaliga täidetud, ja seejärel tuleb kõvajoodisjootmine läbi viia nagu tavaline vaakumjoodisjootmine.
Kui otsejoodisjootmiseks kasutatakse Ag Cu Ti joodist, tuleb kasutada vaakumjoodisjootmise meetodit.Kui vaakumi aste ahjus jõuab 2,7 × alustada kuumutamist 10-3pa ja temperatuur võib sel ajal kiiresti tõusta;Kui temperatuur on jooteaine sulamistemperatuuri lähedal, tuleks temperatuuri aeglaselt tõsta, et keevisõmbluse kõigi osade temperatuur kipuks olema sama;Kui joodis on sulanud, tõstetakse temperatuur kiiresti kõvajoodisjootmise temperatuurini ja säilivusaeg peab olema 3–5 minutit;Jahutamise ajal tuleb seda aeglaselt jahutada temperatuurini 700 ℃ ja loomulikul teel jahutada ahjuga pärast 700 ℃.
Ti Cu aktiivjoodise otsejoodisjootmisel võib joodise vormiks olla Cu foolium ja Ti pulber või Cu osad pluss Ti foolium või keraamiline pind võib olla kaetud Ti pulbri ja Cu fooliumiga.Enne kõvajoodisjootmist tuleb kõik metallosad vaakumiga degaseerida.Hapnikuvaba vase degaseerimistemperatuur peab olema 750 ~ 800 ℃ ja Ti, Nb, Ta jne degaseeritakse 900 ℃ juures 15 minutit.Sel ajal ei tohi vaakumi aste olla väiksem kui 6,7 × 10-3 Pa. Jootmise ajal pange keevitavad komponendid kinnitusse kokku, soojendage need vaakumahjus temperatuurini 900 ~ 1120 ℃ ja hoidmisaeg on 2 ~ 5 min.Kogu kõvajoodisjootmise ajal ei tohi vaakumi aste olla väiksem kui 6,7 × 10-3 Pa.
Ti Ni meetodi kõvajoodisprotsess on sarnane Ti Cu meetodi omaga ja kõvajoodisjootmise temperatuur on 900 ± 10 ℃.
(3) Oksiidjoodisjootmise meetod Oksiidjoodisjootmise meetod on meetod usaldusväärse ühenduse loomiseks, kasutades keraamikasse imbumiseks ja metallpinna niisutamiseks oksiidjoodise sulamisel tekkivat klaasfaasi.See suudab ühendada keraamikat keraamikaga ja keraamikat metallidega.Oksiidjootmise täitemetallid koosnevad peamiselt Al2O3, Cao, Bao ja MgO.B2O3, Y2O3 ja ta2o3 lisamisega saab kõvajoodisega täitemetalle, millel on erinevad sulamistemperatuurid ja lineaarsed paisumistegurid.Lisaks saab keraamika ja metallide ühendamiseks kasutada ka fluoriidiga kõvajoodisega täitemetalle, mille põhikomponendid on CaF2 ja NaF, et saada suure tugevuse ja kõrge kuumakindlusega liitekohti.
Postitusaeg: 13. juuni 2022