Zeramika eta metalen soldadura

1. Soldagarritasuna

Zaila da zeramika eta zeramika, zeramika eta metalezko osagaiak soldaduraz lotzea. Soldadura gehienek bola bat osatzen dute zeramikaren gainazalean, ia busti gabe edo batere ez. Zeramika busti dezakeen soldadura-betegarri metalak erraz sortzen ditu hainbat konposatu hauskor (karburoak, silizidoak eta konposatu hirutarrak edo anitzekoak) junturaren interfazean soldaduraz ari zaren bitartean. Konposatu horien presentziak junturaren propietate mekanikoetan eragiten du. Gainera, zeramikaren, metalaren eta soldaduraren arteko hedapen termikokoefizienteen alde handia dela eta, soldadura-tenperatura giro-tenperaturara hoztu ondoren, tentsio hondarra egongo da junturan, eta horrek junturaren pitzadurak eragin ditzake.

Soldaduraren bustigarritasuna zeramikazko gainazalean hobetu daiteke metalezko elementu aktiboak soldadura arruntari gehituz; Tenperatura baxuak eta denbora laburreko soldadurak interfazearen erreakzioaren efektua murriztu dezakete; Junturaren tentsio termikoa murriztu daiteke juntura-forma egokia diseinatuz eta geruza bakarreko edo anitzeko metal bat tarteko geruza gisa erabiliz.

2. Soldadura

Zeramika eta metala normalean hutseko labean edo hidrogeno eta argon labean konektatzen dira. Ezaugarri orokorrez gain, hutseko gailu elektronikoetarako soldadura-betegarri metalak ere baldintza berezi batzuk izan behar dituzte. Adibidez, soldadurak ez luke lurrun-presio handia sortzen duten elementurik izan behar, ihes dielektrikoa eta gailuen katodo-pozoitzea ekiditeko. Oro har, zehazten da gailua funtzionatzen duenean, soldaduraren lurrun-presioa ez dela 10-3pa baino handiagoa izan behar, eta lurrun-presio handiko ezpurutasunak ez direla % 0,002 ~ % 0,005 baino handiagoak izan behar; soldaduraren w (o)-a ez da % 0,001 baino handiagoa izan behar, hidrogenoan soldadura egitean sortzen den ur-lurruna saihesteko, soldadura-metal urtuaren zipriztinak eragin baitezakete; Gainera, soldadura garbia eta gainazaleko oxidorik gabe egon behar da.

Zeramikazko metalizazioaren ondoren soldadura egitean, kobrea, oinarria, zilar kobrea, urre kobrea eta beste aleazio batzuk soldadurarako betegarri metalak erabil daitezke.

Zeramika eta metalen soldadura zuzenerako, Ti eta Zr elementu aktiboak dituzten soldadura-betegarri metalak aukeratu behar dira. Betegarri metal bitarrak batez ere Ti Cu eta Ti Ni dira, 1100 ℃-tan erabil daitezkeenak. Soldadura hirutarraren artean, Ag Cu Ti (W) (TI) da soldadurarik erabiliena, hainbat zeramika eta metalen soldadura zuzenerako erabil daitekeena. Betegarri metal hirutarra paperarekin, hautsarekin edo Ag Cu betegarri metal eutektikoarekin erabil daiteke Ti hautsarekin. B-ti49be2 soldadura-betegarri metalak altzairu herdoilgaitzaren antzeko korrosioarekiko erresistentzia eta lurrun-presio baxua ditu. Lehentasunez hauta daiteke oxidazio eta ihes-erresistentzia duten hutsean zigilatzeko junturetan. Ti-v-cr soldaduran, urtze-tenperatura baxuena da (1620 ℃) ​​w (V) % 30 denean, eta Cr gehitzeak urtze-tenperaturaren tartea eraginkortasunez murriztu dezake. Cr gabeko B-ti47.5ta5 soldadura alumina eta magnesio oxidoaren soldadura zuzenerako erabili da, eta bere junturak 1000 ℃-ko giro-tenperaturan funtziona dezake. 14. taulak zeramikaren eta metalaren arteko konexio zuzenerako fluxu aktiboa erakusten du.

14. taula: zeramikazko eta metalezko soldadurarako soldadura-betegarri aktiboak

2. Soldadura teknologia

Aurrez metalizatutako zeramikak gas geldo purutasun handiko, hidrogeno edo hutseko ingurunean soldadura bidez solda daitezke. Hutseko soldadura, oro har, zeramikak metalizatu gabe zuzenean soldadura bidez soldatzeko erabiltzen da.

(1) Soldadura unibertsaleko prozesu Zeramikaren eta metalaren soldadura unibertsaleko prozesu hau zazpi prozesutan bana daiteke: gainazalen garbiketa, pasta estaldura, zeramikaren gainazalen metalizazioa, nikeleztapena, soldadura eta soldadura osteko ikuskapena.

Gainazalak garbitzearen helburua oinarrizko metalaren gainazaleko olio-orbanak, izerdi-orbanak eta oxido-filmak kentzea da. Metalezko piezak eta soldadurak lehenik koipegabetu behar dira, ondoren oxido-filma azido edo alkali garbiketa bidez kendu, ur korrontearekin garbitu eta lehortu. Eskakizun handiak dituzten piezak hutseko labean edo hidrogeno-labean tratatu behar dira tenperatura eta denbora egokietan (ioi-bonbardaketa metodoa ere erabil daiteke) piezen gainazala arazteko. Garbitutako piezak ez dira objektu koipetsuen edo esku hutsen kontaktuan egon behar. Berehala sartu behar dira hurrengo prozesuan edo lehorgailuan. Ez dira denbora luzez airearen eraginpean egon behar. Zeramikazko piezak azetonarekin eta ultrasoinuekin garbitu, ur korrontearekin garbitu eta, azkenik, bi aldiz irakin behar dira ur desionizatuarekin 15 minutuz aldi bakoitzean.

Pasta-estaldura zeramikako metalizazio prozesu garrantzitsua da. Estaldura bitartean, metalizatu beharreko zeramikazko gainazalean aplikatzen da eskuila edo pasta-estaldura makina batekin. Estalduraren lodiera normalean 30 ~ 60 mm-koa da. Pasta, oro har, metal hauts purutik prestatzen da (batzuetan metal oxido egokia gehitzen zaio), 1 ~ 5 um inguruko partikula-tamainarekin eta itsasgarri organikoarekin.

Itsatsitako zeramikazko piezak hidrogeno-labe batera bidaltzen dira eta hidrogeno hezearekin edo amoniako pitzatuarekin sinterizatzen dira 1300 ~ 1500 ℃-tan 30 ~ 60 minutuz. Hidruroekin estalitako zeramikazko piezak 900 ℃ ingurura berotu behar dira hidruroak deskonposatzeko eta zeramikazko gainazalean geratzen den metal puruarekin edo titanioarekin (edo zirkonioarekin) erreakzionatzeko, zeramikazko gainazalean metal-estaldura bat lortzeko.

MoMn geruza metalizatuarentzat, soldadurarekin bustitzeko, 1,4 ~ 5 um-ko nikel geruza bat elektrolizatu edo nikel hauts geruza batekin estali behar da. Soldadura-tenperatura 1000 ℃ baino txikiagoa bada, nikel geruza hidrogeno-labe batean aurresinterizatu behar da. Sinterizazio-tenperatura eta denbora 1000 ℃ / 15 ~ 20 min dira.

Tratatutako zeramikak metalezko piezak dira, altzairu herdoilgaitzezko edo grafitozko eta zeramikazko moldeekin multzo batean muntatu behar direnak. Soldadura junturetan jarri behar da, eta pieza garbi mantendu behar da eragiketa osoan zehar, eta ez da esku hutsez ukitu behar.

Soldadura argon, hidrogeno edo hutseko labe batean egingo da. Soldadura-tenperatura soldadura-betegarri metalaren araberakoa da. Zeramikazko piezen pitzadurak saihesteko, hozte-abiadura ez da oso azkarra izan behar. Gainera, soldadurak presio jakin bat ere aplika dezake (0,49 ~ 0,98mpa inguru).

Gainazalaren kalitatearen ikuskapenaz gain, soldadurazko piezak kolpe termiko eta propietate mekanikoen ikuskapena ere jasan beharko dute. Hutsean dauden gailuen zigilatze-piezak ere ihes-proba egin beharko dira, dagokien araudien arabera.

(2) Zuzenean soldadura bidezko soldadura egiten denean (metal aktiboko metodoa), lehenik zeramikazko eta metalezko soldadura-junturen gainazala garbitu, eta gero muntatu. Osagaien materialen hedapen termikoko koefiziente desberdinek eragindako pitzadurak saihesteko, buffer-geruza (metal-xafla geruza bat edo gehiago) soldadura-junturen artean biratu daiteke. Soldadura-betegarri-metala bi soldadura-junturen artean finkatuko da edo hutsunea ahalik eta gehien soldadura-betegarri-metalez betetzen den posizioan jarriko da, eta ondoren soldadura-soldadura arrunta bezala egingo da hutsean.

Ag Cu Ti soldadura erabiltzen bada soldadura zuzenerako, hutsean soldadura metodoa erabiliko da. Labeko hutsune gradua 2,7 ×-ra iristen denean, hasi berotzen 10-3pa-tan, eta tenperatura azkar igo daiteke une horretan; tenperatura soldaduraren urtze-puntura hurbil dagoenean, tenperatura poliki igo behar da soldaduraren atal guztien tenperatura berdina izan dadin; Soldadura urtzen denean, tenperatura azkar igo behar da soldadura tenperaturara, eta mantentze-denbora 3 ~ 5 minutukoa izan behar da; Hozten ari den bitartean, poliki hoztu behar da 700 ℃-ra iritsi aurretik, eta labearekin modu naturalean hoztu daiteke 700 ℃-tik aurrera.

TiCu soldadura aktiboa zuzenean brasatzen denean, soldadura mota Cu xafla gehi Ti hautsa edo Cu zatiak gehi Ti xafla izan daiteke, edo zeramikazko gainazala Ti hautsarekin eta Cu xaflarekin estali daiteke. Brasatu aurretik, metalezko pieza guztiak hutsean desgasifikatu behar dira. Oxigenorik gabeko kobrearen desgasifikazio tenperatura 750 ~ 800 ℃-koa izan behar da, eta Ti, Nb, Ta, etab. 900 ℃-tan desgasifikatu behar dira 15 minutuz. Une horretan, hutsune maila ez da 6,7 ​​× 10-3Pa baino txikiagoa izan behar. Brasatu bitartean, soldatu beharreko osagaiak muntatu euskarrian, berotu hutseko labean 900 ~ 1120 ℃-ra, eta eutsi denbora 2 ~ 5 minutukoa da. Brasatu prozesu osoan zehar, hutsune maila ez da 6,7 ​​× 10-3Pa baino txikiagoa izan behar.

Ti Ni metodoaren brasatze-prozesua Ti Cu metodoaren antzekoa da eta brasatzeko tenperatura 900 ± 10 ℃ da.

(3) Oxido soldadura metodoa Oxido soldadura metodoa konexio fidagarria lortzeko metodo bat da, oxido soldadura urtzean sortutako beira-fasea zeramikan sartzen eta metalaren gainazala bustitzen duena. Zeramika zeramikoekin eta zeramika metalekin lotu ditzake. Oxido soldadura betegarri metalak batez ere Al2O3, Cao, Bao eta MgOz osatuta daude. B2O3, Y2O3 eta ta2o3 gehituz, urtze-puntu eta hedapen-koefiziente lineal desberdinak dituzten soldadura betegarri metalak lor daitezke. Horrez gain, CaF2 eta NaF osagai nagusi dituzten fluoruro soldadura betegarri metalak ere erabil daitezke zeramikak eta metalak lotzeko, erresistentzia handiko eta bero-erresistentzia handiko junturak lortzeko.