Läten vu Keramik a Metaller

1. Lätbarkeet

Et ass schwéier, Keramik a Keramik-, Keramik- a Metallkomponenten ze léiten. De gréissten Deel vum Létt bildt eng Kugel op der Keramikuewerfläch, mat wéineg oder guer kenger Naassung. De Lätfüllmetall, deen Keramik naass maache kann, kann beim Létten einfach eng Vielfalt vu bréchege Verbindungen (wéi Carbiden, Siliciden an ternär oder multivariat Verbindungen) op der Verbindungsgrenz beim Létten bilden. D'Existenz vun dëse Verbindungen beaflosst d'mechanesch Eegeschafte vun der Verbindung. Zousätzlech gëtt et, wéinst dem groussen Ënnerscheed vun den thermeschen Ausdehnungskoeffizienten tëscht Keramik, Metall a Létt, Reschtspannung an der Verbindung nodeems d'Léittemperatur op Raumtemperatur ofgekillt ass, wat zu Rëss an der Verbindung féiere kann.

D'Naassbarkeet vum Löt op der Keramikoberfläche kann verbessert ginn, andeems aktiv Metallelementer zum übleche Löt bäigefüügt ginn; Niddreg Temperatur a kuerz Lätzäit kënnen den Effekt vun der Grenzflächereaktioun reduzéieren; D'thermesch Belaaschtung vun der Verbindung kann reduzéiert ginn, andeems eng passend Verbindungsform entwéckelt gëtt an e Metall mat enger oder méi Schicht als Zwëschenschicht benotzt gëtt.

2. Läit

Keramik a Metall ginn normalerweis an engem Vakuumuewen oder engem Waasserstoff-Argonuewen verbonnen. Nieft den allgemenge Charakteristiken, sollten d'Lötungsfüllmetaller fir Vakuum-elektronesch Apparater och e puer speziell Ufuerderungen hunn. Zum Beispill däerf d'Löt keng Elementer enthalen, déi en héije Dampdrock produzéieren, fir keen dielektrescht Leck an d'Kathodevergëftung vun den Apparater ze verursaachen. Et gëtt allgemeng spezifizéiert, datt wann den Apparat funktionéiert, den Dampdrock vum Löt 10-3pa net iwwerschreide soll, an d'Onreinheeten, déi enthale sinn duerch en héije Dampdrock, net 0,002% ~ 0,005% iwwerschreide sollen; De w(o) vum Löt däerf 0,001% net iwwerschreiden, fir ze vermeiden, datt Waasserdamp beim Löten a Waasserstoff entsteet, wat Sprëtzer vum geschmollte Lötmetall verursaache kann; Zousätzlech muss d'Löt propper a fräi vun Uewerflächenoxiden sinn.

Beim Läiten no der Keramikmetalliséierung kënne Koffer, Basiskoffer, Sëlwerkoffer, Goldkoffer an aner Legierungsläitfüllmetaller benotzt ginn.

Fir direkt Läten vu Keramik a Metaller solle Lätfëllmetaller mat den aktiven Elementer Ti an Zr ausgewielt ginn. Déi binär Fëllmetaller sinn haaptsächlech TiCu an TiNi, déi bei 1100 ℃ benotzt kënne ginn. Ënnert den ternäre Lät ass AgCuTi(W)(TI) dat am meeschte benotzt Lät, dat fir direkt Läten vu verschiddene Keramik a Metaller benotzt ka ginn. Den ternäre Fëllmetall kann a Form vu Folie, Pulver oder eutekteschem AgCu-Fëllmetall mat Ti-Pulver benotzt ginn. B-ti49be2 Lätfëllmetall huet eng ähnlech Korrosiounsbeständegkeet wéi Edelstol an en niddregen Dampdrock. Et kann bevorzugt bei Vakuumversiegelungsverbindungen mat Oxidatiouns- a Leckagebeständegkeet ausgewielt ginn. Beim ti-v-cr Lät ass d'Schmelztemperatur am niddregsten (1620 ℃) ​​wann de w (V) 30% ass, an d'Zousätz vu Cr kann de Schmelztemperaturberäich effektiv reduzéieren. B-ti47.5ta5 Lät ouni Cr gouf fir direkt Läten vun Aluminiumoxid a Magnesiumoxid benotzt, a seng Verbindung kann bei enger Ëmgéigungstemperatur vun 1000 ℃ funktionéieren. Tabelle 14 weist den aktiven Flux fir eng direkt Verbindung tëscht Keramik a Metall.

Tabelle 14 aktiv Läitmaterial fir Keramik- a Metallläit

2. Lättechnologie

Déi virmetalliséiert Keramik kann an engem héichreinegen Inertgas, Waasserstoff oder Vakuum geléit ginn. Vakuumläten gëtt allgemeng fir direkt Läten vu Keramik ouni Metalliséierung benotzt.

(1) Universallötprozess De universelle Lötprozess vu Keramik a Metall kann a siwe Prozesser opgedeelt ginn: Uewerflächenreinigung, Pastebeschichtung, Metalliséierung vun der Keramikuewerfläch, Vernickelung, Löten an Inspektioun no der Schweess.

Den Zweck vun der Uewerflächenreinigung ass et, Uelegflecken, Schweessflecken an Oxidfilmer op der Uewerfläch vum Basismetall ze entfernen. D'Metalldeeler an d'Löt solle fir d'éischt entfettet ginn, duerno soll den Oxidfilm duerch Säure- oder Alkaliwäschen ewechgeholl ginn, mat fléissendem Waasser gewäsch an gedréchent ginn. Deeler mat héijen Ufuerderungen solle bei enger passender Temperatur an Zäit an engem Vakuumuewen oder Waasserstoffuewen (d'Ionenbombardementmethod kann och benotzt ginn) hëtzebehandelt ginn, fir d'Uewerfläch vun den Deeler ze purifizéieren. Déi gebotzt Deeler däerfen net a Kontakt mat fettegen Objeten oder bloussen Hänn kommen. Si solle direkt an den nächste Prozess oder an den Trockner gesat ginn. Si däerfen net laang Zäit der Loft ausgesat sinn. Keramikdeeler solle mat Aceton an Ultraschall gereinegt ginn, mat fléissendem Waasser gewäsch ginn, an zum Schluss zweemol mat deioniséiertem Waasser fir all Kéier 15 Minutten gekacht ginn.

D'Pastabeschichtung ass e wichtege Prozess vun der Metalliséierung vu Keramik. Wärend der Beschichtung gëtt se mat engem Pinsel oder enger Pastabeschichtungsmaschinn op déi ze metalliséieren Keramikuewerfläch opgedroen. D'Beschichtungsdicke ass am Allgemengen 30 ~ 60 mm. D'Paste gëtt am Allgemengen aus purem Metallpulver (heiansdo gëtt entspriechend Metalloxid derbäigesat) mat enger Partikelgréisst vu ronn 1 ~ 5 µm an organeschem Klebstoff hiergestallt.

Déi gepaste Keramikdeeler ginn an en Waasserstoffuewen geschéckt a mat naassem Waasserstoff oder gekracktem Ammoniak bei 1300 ~ 1500 ℃ fir 30 ~ 60 Minutten gesintert. Fir déi Keramikdeeler, déi mat Hydriden beschichtet sinn, musse se op ongeféier 900 ℃ erhëtzt ginn, fir d'Hydriden ze zersetzen a mat purem Metall oder Titan (oder Zirkonium), dat op der Keramikuewerfläch bleift, ze reagéieren, fir eng Metallbeschichtung op der Keramikuewerfläch ze kréien.

Fir d'MoMn metalliséiert Schicht, fir se mam Löt naass ze maachen, muss eng Nickelschicht vun 1,4 ~ 5µm galvaniséiert oder mat enger Schicht Nickelpulver beschichtet ginn. Wann d'Löttemperatur méi niddreg wéi 1000 ℃ ass, muss d'Nickelschicht an engem Waasserstoffuewen virgesintert ginn. D'Sintertemperatur an d'Sinterzäit sinn 1000 ℃ /15 ~ 20 Minutten.

Déi behandelt Keramik besteet aus Metalldeeler, déi zu engem Ganzen mat Edelstahl- oder Graphit- a Keramikformen zesummegesat ginn. Läit muss un de Gelenker installéiert ginn, an d'Wierkstéck muss während dem ganze Prozess propper gehale ginn an däerf net mat bloussen Hänn beréiert ginn.

D'Löten soll an engem Argon-, Waasserstoff- oder Vakuumuewen duerchgefouert ginn. D'Löttemperatur hänkt vum Lätmaterial of. Fir Rëssbildung vun de Keramikdeeler ze vermeiden, däerf d'Ofkillungsgeschwindegkeet net ze séier sinn. Zousätzlech kann d'Löten och en gewëssen Drock ausüben (ongeféier 0,49 ~ 0,98 mpa).

Nieft der Qualitéitsinspektioun vun der Uewerfläch mussen déi geléite Schweißungen och enger Inspektioun vun der Wärmeschock- an der mechanescher Eegeschaft ënnerworf ginn. D'Dichtungsdeeler fir Vakuumapparater mussen och engem Dichtheetstest no de jeeweilege Reglementer ënnerworf ginn.

(2) Direktléiten Beim direktléiten (Aktivmetallmethod) soll als éischt d'Uewerfläch vun de Keramik- a Metallschweißungen gebotzt ginn, an dann zesummegesat ginn. Fir Rëss ze vermeiden, déi duerch ënnerschiddlech thermesch Ausdehnungskoeffizienten vun de Komponentmaterialien entstinn, kann d'Pufferschicht (eng oder méi Schichten aus Metallblecher) tëscht de Schweißungen gedréit ginn. De Läitfüllmetall soll tëscht zwou Schweißungen ageklemmt oder sou wäit wéi méiglech op der Positioun placéiert ginn, wou d'Lück mat Läitfüllmetall gefëllt ass, an duerno soll d'Léiten wéi gewinnt Vakuumléiten duerchgefouert ginn.

Wann Ag-Cu-Ti-Löt fir direkt Läten benotzt gëtt, soll d'Vakuumlätmethod benotzt ginn. Wann de Vakuumgrad am Uewen 2,7 × erreecht, fänkt d'Erhëtzung bei 10-3 Pa un, an d'Temperatur kann zu dësem Zäitpunkt séier klammen; Wann d'Temperatur no beim Schmelzpunkt vum Lät ass, soll d'Temperatur lues eropgesat ginn, fir datt d'Temperatur vun allen Deeler vun der Schweess d'selwecht bleift; Wann d'Löt geschmolz ass, soll d'Temperatur séier op d'Löttemperatur eropgesat ginn, an d'Haltzäit soll 3 ~ 5 Minutte sinn; Wärend der Ofkillung soll et lues bis 700 ℃ ofgekillt ginn, an et kann no 700 ℃ natierlech mam Uewen ofgekillt ginn.

Wann Ti-Cu-Aktivlöt direkt geléit gëtt, kann d'Form vum Löt aus Cu-Folie plus Ti-Pulver oder Cu-Deeler plus Ti-Folie bestoen, oder d'Keramikuewerfläch kann mat Ti-Pulver plus Cu-Folie beschichtet ginn. Virum Läiten mussen all Metalldeeler duerch Vakuum entgast ginn. D'Entgasungstemperatur vum sauerstofffräie Koffer soll 750 ~ 800 ℃ sinn, an Ti, Nb, Ta, etc. mussen 15 Minutte bei 900 ℃ entgast ginn. Zu dësem Zäitpunkt däerf de Vakuumgrad net manner wéi 6,7 × 10⁻³Pa sinn. Beim Läiten ginn d'Komponenten, déi geschweesst solle ginn, an der Befestigung zesummegesat, am Vakuumuewen op 900 ~ 1120 ℃ erhëtzt, an d'Haltzäit ass 2 ~ 5 Minutten. Wärend dem ganze Läitprozess däerf de Vakuumgrad net manner wéi 6,7 × 10⁻³Pa sinn.

De Loutprozess vun der Ti Ni Method ass ähnlech wéi dee vun der Ti Cu Method, an d'Lottemperatur ass 900 ± 10 ℃.

(3) Oxidlätmethod D'Oxidlätmethod ass eng Method fir eng zouverlässeg Verbindung z'erreechen, andeems d'Glasphas, déi duerch d'Schmëlze vum Oxidlät geformt gëtt, an d'Keramik infiltréiert an d'Metalluewerfläch naass mécht. Si kann Keramik mat Keramik a Keramik mat Metaller verbannen. Oxidlätfüllmetaller bestinn haaptsächlech aus Al2O3, Cao, Bao an MgO. Duerch d'Zousätz vu B2O3, Y2O3 an Ta2O3 kënnen Lätfüllmetaller mat verschiddene Schmelzpunkten a linearen Ausdehnungskoeffizienten kritt ginn. Zousätzlech kënnen och Fluoridlätfüllmetaller mat CaF2 an NaF als Haaptkomponenten benotzt ginn, fir Keramik a Metaller ze verbannen, fir Verbindungen mat héijer Festigkeit an héijer Hëtztbeständegkeet ze kréien.