Lodning af keramik og metaller

1. Loddebarhed

Det er svært at lodde keramiske og keramiske, keramiske og metalkomponenter.Det meste af lodningen danner en kugle på den keramiske overflade, med lidt eller ingen befugtning.Det loddede fyldstof, der kan våde keramik, er let at danne en række sprøde forbindelser (såsom carbider, silicider og ternære eller multivariate forbindelser) ved den fælles grænseflade under lodning.Eksistensen af ​​disse forbindelser påvirker leddets mekaniske egenskaber.Derudover vil der på grund af den store forskel mellem termiske udvidelseskoefficienter mellem keramik, metal og lodning være restspænding i samlingen, efter at loddetemperaturen er afkølet til stuetemperatur, hvilket kan forårsage revnedannelse i fugen.

Loddetegnets fugtighed på den keramiske overflade kan forbedres ved at tilføje aktive metalelementer til det almindelige loddemiddel;Lav temperatur og kortvarig lodning kan reducere effekten af ​​grænsefladereaktion;Den termiske spænding af fugen kan reduceres ved at designe en passende fugeform og bruge et enkelt- eller flerlagsmetal som mellemlag.

2. Lodde

Keramik og metal er normalt forbundet i vakuumovn eller brint- og argonovn.Ud over generelle egenskaber bør lodning af fyldmetaller til vakuum elektroniske enheder også have nogle særlige krav.For eksempel bør loddet ikke indeholde elementer, der producerer højt damptryk, for ikke at forårsage dielektrisk lækage og katodeforgiftning af enheder.Det er generelt specificeret, at når enheden fungerer, må loddets damptryk ikke overstige 10-3pa, og de indeholdte urenheder med højt damptryk må ikke overstige 0,002% ~ 0,005%;Loddets w(o) må ikke overstige 0,001% for at undgå vanddamp, der dannes under lodning i brint, som kan forårsage sprøjt af smeltet loddemetal;Desuden skal loddet være rent og fri for overfladeoxider.

Ved lodning efter keramisk metallisering kan der anvendes kobber, base, sølvkobber, guldkobber og andre legerede loddematerialer.

Til direkte lodning af keramik og metaller skal der vælges lodning af fyldmetaller indeholdende aktive elementer Ti og Zr.De binære fyldmetaller er hovedsageligt Ti Cu og Ti Ni, som kan bruges ved 1100 ℃.Blandt de ternære loddemidler er Ag Cu Ti (W) (TI) det mest anvendte loddemiddel, som kan bruges til direkte lodning af forskellige keramik og metaller.Det ternære fyldmetal kan bruges af folie, pulver eller Ag Cu eutektisk fyldmetal med Ti-pulver.B-ti49be2 slaglodning har lignende korrosionsbestandighed som rustfrit stål og lavt damptryk.Det kan fortrinsvis vælges i vakuumforseglingssamlingerne med oxidations- og lækagebestandighed.I ti-v-cr loddemetal er smeltetemperaturen den laveste (1620 ℃), når w (V) er 30 %, og tilsætning af Cr kan effektivt reducere smeltetemperaturområdet.B-ti47.5ta5 loddemetal uden Cr er blevet brugt til direkte lodning af aluminiumoxid og magnesiumoxid, og dets samling kan arbejde ved en omgivende temperatur på 1000 ℃.Tabel 14 viser den aktive flux for direkte forbindelse mellem keramik og metal.

Tabel 14 aktive lodning fyldmetaller til keramik og metal lodning

2. Lodningsteknologi

Den præmetalliserede keramik kan loddes i højrent inert gas, brint eller vakuummiljø.Vakuumlodning bruges generelt til direkte lodning af keramik uden metallisering.

(1) Universal loddeproces Den universelle loddeproces af keramik og metal kan opdeles i syv processer: overfladerensning, pastabelægning, keramisk overflademetallisering, fornikling, lodning og eftersvejseinspektion.

Formålet med overfladerensning er at fjerne oliepletter, svedplet og oxidfilm på overfladen af ​​uædle metaller.Metaldelene og loddet skal først affedtes, derefter skal oxidfilmen fjernes ved syre- eller alkalisk vask, vaskes med rindende vand og tørres.Dele med høje krav skal varmebehandles i vakuumovn eller brintovn (ionbombardementmetode kan også bruges) ved passende temperatur og tid til at rense overfladen af ​​dele.De rengjorte dele må ikke komme i kontakt med fedtede genstande eller bare hænder.De skal straks sættes i den næste proces eller i tørretumbleren.De må ikke udsættes for luften i længere tid.Keramiske dele skal rengøres med acetone og ultralyd, vaskes med rindende vand og til sidst koges to gange med deioniseret vand i 15 minutter hver gang

Pastabelægning er en vigtig proces til keramisk metallisering.Under belægning påføres den på den keramiske overflade for at blive metalliseret med en børste eller pastabelægningsmaskine.Belægningstykkelsen er generelt 30 ~ 60 mm.Pastaen fremstilles generelt af rent metalpulver (nogle gange tilsættes passende metaloxid) med en partikelstørrelse på ca. 1 ~ 5 um og organisk klæbemiddel.

De klistrede keramiske dele sendes til en brintovn og sintres med våd brint eller krakket ammoniak ved 1300 ~ 1500 ℃ i 30 ~ 60 min.For de keramiske dele, der er belagt med hydrider, skal de opvarmes til omkring 900 ℃ for at nedbryde hydriderne og reagere med rent metal eller titanium (eller zirconium) tilbage på den keramiske overflade for at opnå en metalbelægning på den keramiske overflade.

For det Mo Mn metalliserede lag skal et nikkellag på 1,4 ~ 5um galvaniseres eller belægges med et lag nikkelpulver for at gøre det vådt med loddet.Hvis loddetemperaturen er lavere end 1000 ℃, skal nikkellaget forsintres i en brintovn.Sintringstemperaturen og -tiden er 1000 ℃ / 15 ~ 20 min.

Den behandlede keramik er metaldele, som skal samles til en helhed med rustfrit stål eller grafit og keramiske støbeforme.Loddet skal monteres ved samlingerne, og emnet skal holdes rent under hele operationen og må ikke berøres med bare hænder.

Lodning skal udføres i en argon-, brint- eller vakuumovn.Lodningstemperaturen afhænger af slaglodningsmetal.For at forhindre revner i keramiske dele må afkølingshastigheden ikke være for høj.Derudover kan lodning også påføre et vist tryk (ca. 0,49 ~ 0,98 mpa).

Ud over overfladekvalitetsinspektionen skal de loddede svejsninger også være genstand for termisk chok og inspektion af mekaniske egenskaber.Tætningsdelene til vakuumanordninger skal også underkastes lækagetest i henhold til relevante forskrifter.

(2) Direkte lodning ved direkte lodning (aktiv metalmetode), rengør først overfladen af ​​keramik- og metalsvejsningerne, og saml dem derefter.For at undgå revner forårsaget af forskellige termiske udvidelseskoefficienter af komponentmaterialer, kan bufferlaget (et eller flere lag af metalplader) roteres mellem svejsninger.Slaglodningsmetallet skal spændes fast mellem to svejsninger eller placeres på det sted, hvor spalten er fyldt med lodning tilsatsmetal så vidt muligt, og derefter skal lodning udføres som almindelig vakuumlodning.

Hvis Ag Cu Ti-loddemetal anvendes til direkte lodning, skal vakuumloddemetoden anvendes.Når vakuumgraden i ovnen når 2,7 × Start opvarmning ved 10-3pa, og temperaturen kan stige hurtigt på dette tidspunkt;Når temperaturen er tæt på loddemets smeltepunkt, bør temperaturen hæves langsomt for at få temperaturen i alle dele af svejsningen til at være den samme;Når loddet smeltes, skal temperaturen hurtigt hæves til loddetemperaturen, og holdetiden skal være 3 ~ 5 minutter;Under afkøling skal den afkøles langsomt før 700 ℃, og den kan afkøles naturligt med ovnen efter 700 ℃.

Når Ti Cu aktivt loddemiddel er direkte loddet, kan loddeformen være Cu-folie plus Ti-pulver eller Cu-dele plus Ti-folie, eller den keramiske overflade kan belægges med Ti-pulver plus Cu-folie.Inden lodning skal alle metaldele afgasses ved vakuum.Afgasningstemperaturen for iltfrit kobber skal være 750 ~ 800 ℃, og Ti, Nb, Ta osv. skal afgasses ved 900 ℃ i 15 min.På dette tidspunkt skal vakuumgraden ikke være mindre end 6,7 × 10-3Pa。 Under lodning skal du samle komponenterne, der skal svejses i armaturet, opvarme dem i vakuumovnen til 900 ~ 1120 ℃, og holdetiden er 2 ~ 5 min.Under hele lodningsprocessen må vakuumgraden ikke være mindre end 6,7 × 10-3 Pa.

Lodningsprocessen for Ti Ni-metoden ligner den for Ti Cu-metoden, og loddetemperaturen er 900 ± 10 ℃.

(3) Oxidloddemetode Oxidloddemetode er en metode til at realisere pålidelig forbindelse ved at bruge glasfasen dannet ved smeltning af oxidloddemiddel til at infiltrere i keramik og fugte metaloverfladen.Det kan forbinde keramik med keramik og keramik med metaller.Oxidloddefyldningsmetaller er hovedsageligt sammensat af Al2O3, Cao, Bao og MgO.Ved tilsætning af B2O3, Y2O3 og ta2o3 kan lodning af fyldmetaller med forskellige smeltepunkter og lineære ekspansionskoefficienter opnås.Derudover kan fluoridlodning fyldningsmetaller med CaF2 og NaF som hovedkomponenter også bruges til at forbinde keramik og metaller for at opnå samlinger med høj styrke og høj varmebestandighed.