Керамика мен металдарды дәнекерлеу

1. Тұтқырлық

Керамикалық және керамикалық, керамикалық және металл компоненттерін дәнекерлеу қиын. Дәнекердің көп бөлігі керамикалық бетінде шар тәрізді болады, сулану аз немесе мүлдем болмайды. Керамиканы сулай алатын дәнекерлеу толтырғыш металлы дәнекерлеу кезінде қосылыс шекарасында әртүрлі сынғыш қосылыстарды (мысалы, карбидтер, силицидтер және үштік немесе көп айнымалы қосылыстар) оңай түзеді. Бұл қосылыстардың болуы қосылыстың механикалық қасиеттеріне әсер етеді. Сонымен қатар, керамика, металл және дәнекер арасындағы жылу кеңею коэффициенттерінің үлкен айырмашылығына байланысты, дәнекерлеу температурасы бөлме температурасына дейін салқындағаннан кейін қосылыста қалдық кернеу болады, бұл қосылыстың жарылуына әкелуі мүмкін.

Керамикалық беттегі дәнекердің ылғалдануын қарапайым дәнекерге белсенді металл элементтерін қосу арқылы жақсартуға болады; Төмен температура және қысқа уақытты дәнекерлеу беткі реакцияның әсерін азайтуы мүмкін; Қосылудың жылулық кернеуін қолайлы қосылыс формасын жобалау және аралық қабат ретінде бір немесе көп қабатты металды пайдалану арқылы азайтуға болады.

2. Дәнекерлеу

Керамика мен металл әдетте вакуумдық пеште немесе сутегі мен аргон пешінде қосылады. Жалпы сипаттамалармен қатар, вакуумдық электронды құрылғыларға арналған дәнекерлеу толтырғыш металдарына да кейбір арнайы талаптар қойылуы керек. Мысалы, дәнекерде диэлектрлік ағып кетуді және құрылғылардың катодпен улануын тудырмас үшін жоғары бу қысымын тудыратын элементтер болмауы керек. Құрылғы жұмыс істеп тұрған кезде дәнекердің бу қысымы 10-3 па-дан аспауы керек, ал жоғары бу қысымы бар қоспалар 0,002% ~ 0,005% -дан аспауы керек деп әдетте көрсетілген; дәнекердің w (o) мәні 0,001%-дан аспауы керек, бұл сутегіде дәнекерлеу кезінде пайда болатын су буының балқытылған дәнекер металының шашырауына әкелуі мүмкін; Сонымен қатар, дәнекер таза және беткі оксидтерден таза болуы керек.

Керамикалық металдандырудан кейін дәнекерлеу кезінде мыс, негізгі, күміс мыс, алтын мыс және басқа да қорытпалы дәнекерлеу толтырғыш металдарын пайдалануға болады.

Керамика мен металдарды тікелей дәнекерлеу үшін Ti және Zr белсенді элементтері бар дәнекерлеу толтырғыш металдарын таңдау керек. Екілік толтырғыш металдар негізінен Ti Cu және Ti Ni болып табылады, оларды 1100 ℃ температурада қолдануға болады. Үштік дәнекердің ішінде Ag Cu Ti (W) (TI) ең көп қолданылатын дәнекер болып табылады, оны әртүрлі керамика мен металдарды тікелей дәнекерлеу үшін пайдалануға болады. Үштік толтырғыш металды фольга, ұнтақ немесе Ti ұнтағы бар Ag Cu эвтектикалық толтырғыш металымен пайдалануға болады. B-ti49be2 дәнекерлеу толтырғыш металы тот баспайтын болатқа ұқсас коррозияға төзімділікке және төмен бу қысымына ие. Оны вакуумдық тығыздау қосылыстарында тотығу және ағып кетуге төзімділігі бар етіп таңдауға болады. Ti-v-cr дәнекерінде w (V) 30% болғанда балқу температурасы ең төмен (1620 ℃) ​​болады, ал Cr қосу балқу температурасының диапазонын тиімді түрде төмендете алады. Cr қосылмаған B-ti47.5ta5 дәнекері алюминий оксиді мен магний оксидін тікелей дәнекерлеу үшін қолданылған, және оның қосылысы 1000 ℃ қоршаған орта температурасында жұмыс істей алады. 14-кестеде керамика мен металл арасындағы тікелей қосылыстың белсенді ағыны көрсетілген.

14-кесте Керамикалық және металл дәнекерлеуге арналған белсенді дәнекерлеу толтырғыш металдары

2. Дәнекерлеу технологиясы

Алдын ала металлдандырылған керамиканы жоғары тазалықтағы инертті газда, сутегіде немесе вакуумдық ортада дәнекерлеуге болады. Вакуумдық дәнекерлеу әдетте керамиканы металлдандырмай тікелей дәнекерлеу үшін қолданылады.

(1) Әмбебап дәнекерлеу процесі Керамика мен металды әмбебап дәнекерлеу процесін жеті процеске бөлуге болады: бетті тазалау, пастамен қаптау, керамикалық бетті металдандыру, никельмен қаптау, дәнекерлеу және дәнекерлеуден кейінгі тексеру.

Беткі тазалаудың мақсаты - негізгі металдың бетіндегі май дақтарын, тер дақтарын және оксид қабықшасын кетіру. Металл бөлшектері мен дәнекерлеу алдымен майсыздандырылады, содан кейін оксид қабықшасы қышқыл немесе сілтілік жуу арқылы жойылады, ағынды сумен жуылады және кептіріледі. Жоғары талаптарға сай бөлшектер вакуумдық пеште немесе сутегі пешінде (иондық бомбалау әдісін де қолдануға болады) тиісті температурада және уақытта термиялық өңдеуден өткізіліп, бөлшектердің бетін тазартады. Тазартылған бөлшектер майлы заттарға немесе жалаңаш қолдарға тиюі тиіс емес. Оларды дереу келесі процеске немесе кептіргішке салу керек. Оларды ұзақ уақыт ауаға шығармау керек. Керамикалық бөлшектер ацетонмен және ультрадыбыстықпен тазаланады, ағынды сумен жуылады және соңында деиондалған сумен екі рет 15 минут қайнатылады.

Пастамен қаптау керамикалық металдандырудың маңызды процесі болып табылады. Қаптау кезінде ол металлдандырылатын керамикалық бетке щеткамен немесе пастамен қаптау машинасымен жағылады. Қаптаудың қалыңдығы әдетте 30 ~ 60 мм болады. Паста әдетте шамамен 1 ~ 5 мкм бөлшектерінің өлшемімен және органикалық желіммен таза металл ұнтағынан (кейде тиісті металл оксиді қосылады) дайындалады.

Желімделген керамикалық бөлшектер сутегі пешіне жіберіліп, ылғалды сутегімен немесе крекингтелген аммиакпен 1300 ~ 1500 ℃ температурада 30 ~ 60 минут бойы күйдіріледі. Гидридтермен қапталған керамикалық бөлшектер үшін оларды гидридтерді ыдырату үшін шамамен 900 ℃ дейін қыздырып, керамикалық бетінде қалған таза металлмен немесе титанмен (немесе циркониймен) әрекеттесіп, керамикалық бетінде металл жабын алу керек.

MoMn металдандырылған қабатын дәнекермен сулау үшін 1,4 ~ 5 мкм никель қабатын электродпен қаптау немесе никель ұнтағы қабатымен жабу керек. Егер дәнекерлеу температурасы 1000 ℃-тан төмен болса, никель қабатын сутегі пешінде алдын ала күйдіру қажет. Күйдіру температурасы мен уақыты 1000 ℃ /15 ~ 20 мин.

Өңделген керамика металл бөлшектер болып табылады, олар тот баспайтын болат немесе графит және керамикалық қалыптар арқылы тұтастай жиналуы тиіс. Қосылыстарға дәнекер орнатылуы керек, ал дайындама жұмыс барысында таза ұсталуы және жалаңаш қолмен ұсталмауы тиіс.

Дәнекерлеу аргон, сутегі немесе вакуумдық пеште жүзеге асырылады. Дәнекерлеу температурасы дәнекерлеу толтырғыш металына байланысты. Керамикалық бөлшектердің жарылуын болдырмау үшін салқындату жылдамдығы тым жылдам болмауы керек. Сонымен қатар, дәнекерлеу белгілі бір қысымды (шамамен 0,49 ~ 0,98 мПа) қолдануға болады.

Беткі сапасын тексеруден басқа, дәнекерленген дәнекерлеу қосылыстары термиялық соққыға және механикалық қасиеттерді тексеруге де ұшырауы керек. Вакуумдық құрылғылардың тығыздағыш бөліктері тиісті ережелерге сәйкес ағып кету сынағынан өтуі керек.

(2) Тікелей дәнекерлеу кезінде (белсенді металл әдісі) алдымен керамикалық және металл дәнекерлеу элементтерінің бетін тазалап, содан кейін оларды жинаңыз. Компоненттік материалдардың әртүрлі термиялық кеңею коэффициенттерінен туындаған жарықшақтардың алдын алу үшін буферлік қабатты (бір немесе бірнеше металл парақтар қабатын) дәнекерлеу элементтері арасында айналдыруға болады. Дәнекерлеу толтырғыш металы екі дәнекерлеу элементінің арасына қысылып немесе мүмкіндігінше дәнекерлеу толтырғыш металымен толтырылған жерге қойылуы керек, содан кейін дәнекерлеу кәдімгі вакуумдық дәнекерлеу сияқты жүзеге асырылады.

Егер Ag Cu Ti дәнекері тікелей дәнекерлеу үшін қолданылса, вакуумдық дәнекерлеу әдісі қолданылуы керек. Пештегі вакуум дәрежесі 2,7 × жеткенде, 10-3 па температурада қыздыруды бастаңыз, және бұл кезде температура тез көтерілуі мүмкін; Температура дәнекердің балқу температурасына жақын болған кезде, дәнекерлеудің барлық бөліктерінің температурасы бірдей болуы үшін температураны баяу көтеру керек; Дәнекер еріген кезде, температураны дәнекерлеу температурасына дейін тез көтеру керек, ал ұстап тұру уақыты 3 ~ 5 мин болуы керек; Салқындату кезінде оны 700 ℃ дейін баяу салқындату керек, ал 700 ℃-тан кейін пешпен табиғи түрде салқындатуға болады.

TiCu белсенді дәнекері тікелей дәнекерленген кезде, дәнекерлеу түрі Cu фольгасы мен Ti ұнтағы немесе Cu бөлшектері мен Ti фольгасы болуы мүмкін немесе керамикалық беті Ti ұнтағы мен Cu фольгасымен жабылуы мүмкін. Дәнекерлеу алдында барлық металл бөлшектер вакуум арқылы газсыздандырылуы керек. Оттегісіз мыстың газсыздану температурасы 750 ~ 800 ℃ болуы керек, ал Ti, Nb, Ta және т.б. 900 ℃ температурада 15 минут бойы газсыздандырылуы керек. Бұл кезде вакуум дәрежесі 6,7 × 10-3Pa-дан төмен болмауы керек. Дәнекерлеу кезінде дәнекерленетін компоненттерді арматураға жинап, вакуум пешінде 900 ~ 1120 ℃ дейін қыздырыңыз, ал ұстау уақыты 2 ~ 5 минут. Дәнекерлеу процесінде вакуум дәрежесі 6,7 × 10-3Pa-дан төмен болмауы керек.

Ti Ni әдісінің дәнекерлеу процесі Ti Cu әдісіне ұқсас және пісіру температурасы 900 ± 10 ℃.

(3) Оксидті дәнекерлеу әдісі Оксидті дәнекерлеу әдісі - керамикаға еніп, металл бетін ылғалдандыру үшін оксидті дәнекерлеу балқуынан пайда болған шыны фазасын пайдалану арқылы сенімді қосылысты жүзеге асыру әдісі. Ол керамиканы керамикамен, ал керамиканы металдармен байланыстыра алады. Оксидті дәнекерлеу толтырғыш металдары негізінен Al2O3, Cao, Bao және MgO-дан тұрады. B2O3, Y2O3 және ta2o3 қосу арқылы әртүрлі балқу нүктелері мен сызықтық кеңею коэффициенттері бар толтырғыш металдарды алуға болады. Сонымен қатар, негізгі компоненттер ретінде CaF2 және NaF бар фторлы дәнекерлеу толтырғыш металдарын керамика мен металдарды қосу үшін де пайдалануға болады, бұл жоғары беріктік пен жоғары ыстыққа төзімділікпен қосылыстар алуға мүмкіндік береді.