Brazing ຂອງ ceramics ແລະໂລຫະ

1. ຄວາມທົນທານ

ມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະ braze ceramic ແລະ ceramic, ceramic ແລະອົງປະກອບໂລຫະ.ສ່ວນຫຼາຍຂອງ solder ປະກອບເປັນບານຢູ່ໃນຫນ້າດິນເຊລາມິກ, ມີ wetting ພຽງເລັກນ້ອຍຫຼືບໍ່ມີ.ໂລຫະປະກອບ brazing ທີ່ສາມາດປຽກເຊລາມິກແມ່ນງ່າຍທີ່ຈະປະກອບເປັນຊະນິດຂອງທາດປະສົມ brittle (ເຊັ່ນ: carbides, silicides ແລະທາດປະສົມ ternary ຫຼື multivariate) ໃນການໂຕ້ຕອບຮ່ວມກັນໃນລະຫວ່າງການ brazing.ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວຂອງທາດປະສົມເຫຼົ່ານີ້ຜົນກະທົບຕໍ່ຄຸນສົມບັດກົນຈັກຂອງຮ່ວມກັນ.ນອກຈາກນັ້ນ, ເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂອງຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນລະຫວ່າງເຊລາມິກ, ໂລຫະແລະ solder, ຈະມີຄວາມກົດດັນທີ່ຕົກຄ້າງຢູ່ໃນຮ່ວມກັນຫຼັງຈາກອຸນຫະພູມ brazing ໄດ້ cooled ກັບອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ເຊິ່ງອາດຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການຮອຍແຕກຮ່ວມກັນ.

ຄວາມຊຸ່ມຊື່ນຂອງ solder ເທິງຫນ້າດິນເຊລາມິກສາມາດໄດ້ຮັບການປັບປຸງໂດຍການເພີ່ມອົງປະກອບໂລຫະທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວກັບ solder ທົ່ວໄປ;ອຸນຫະພູມຕ່ໍາແລະເວລາສັ້ນໆ brazing ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບຂອງການໂຕ້ຕອບການໂຕ້ຕອບ;ຄວາມກົດດັນຄວາມຮ້ອນຂອງຮ່ວມກັນສາມາດຫຼຸດລົງໄດ້ໂດຍການອອກແບບຮູບແບບຮ່ວມກັນທີ່ເຫມາະສົມແລະນໍາໃຊ້ໂລຫະຊັ້ນດຽວຫຼືຫຼາຍຊັ້ນເປັນຊັ້ນກາງ.

2. Solder

ເຊລາມິກແລະໂລຫະປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ຢູ່ໃນເຕົາອົບສູນຍາກາດຫຼື hydrogen ແລະ argon furnace.ນອກເຫນືອໄປຈາກຄຸນລັກສະນະທົ່ວໄປ, ໂລຫະປະກອບ brazing ສໍາລັບອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກສູນຍາກາດຄວນມີຄວາມຕ້ອງການພິເສດບາງຢ່າງ.ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, solder ບໍ່ຄວນປະກອບດ້ວຍອົງປະກອບທີ່ຜະລິດຄວາມກົດດັນ vapor ສູງ, ເພື່ອບໍ່ໃຫ້ເຮັດໃຫ້ເກີດການຮົ່ວໄຫຼຂອງ dielectric ແລະການເປັນພິດ cathode ຂອງອຸປະກອນ.ມັນໄດ້ຖືກລະບຸໂດຍທົ່ວໄປວ່າໃນເວລາທີ່ອຸປະກອນກໍາລັງເຮັດວຽກ, ຄວາມກົດດັນ vapor ຂອງ solder ຈະບໍ່ເກີນ 10-3pa, ແລະ impurities ຄວາມກົດດັນ vapor ສູງບັນຈຸຈະບໍ່ເກີນ 0.002% ~ 0.005%;w (o) ຂອງ solder ຈະບໍ່ເກີນ 0.001%, ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການ vapor ນ້ໍາທີ່ຜະລິດໃນລະຫວ່າງການ brazing ໃນ hydrogen, ເຊິ່ງອາດຈະເຮັດໃຫ້ splashing ຂອງໂລຫະ solder molten;ນອກຈາກນັ້ນ, solder ຕ້ອງສະອາດແລະບໍ່ມີ oxides ດ້ານ.

ໃນເວລາທີ່ brazing ຫຼັງຈາກໂລຫະເຊລາມິກ, ທອງແດງ, ພື້ນຖານ, ທອງແດງເງິນ, ທອງແດງຄໍາແລະໂລຫະປະສົມອື່ນໆ brazing filler ໂລຫະສາມາດໄດ້ຮັບການນໍາໃຊ້.

ສໍາລັບການ brazing ໂດຍກົງຂອງເຊລາມິກແລະໂລຫະ, brazing ໂລຫະ filler ປະກອບດ້ວຍອົງປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ Ti ແລະ Zr ຈະໄດ້ຮັບການຄັດເລືອກ.The binary ໂລຫະ filler ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນ Ti Cu ແລະ Ti Ni, ທີ່ສາມາດໄດ້ຮັບການນໍາໃຊ້ຢູ່ທີ່ 1100 ℃.ໃນບັນດາ solder ternary, Ag Cu Ti (W) (TI) ແມ່ນ solder ທົ່ວໄປທີ່ສຸດ, ຊຶ່ງສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການ brazing ໂດຍກົງຂອງ ceramics ຕ່າງໆແລະໂລຫະ.ໂລຫະ filler ternary ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍ foil, ຝຸ່ນຫຼື Ag Cu eutectic filler ໂລຫະທີ່ມີຝຸ່ນ Ti.B-ti49be2 brazing filler ໂລຫະມີຄວາມທົນທານຕໍ່ການກັດກ່ອນທີ່ຄ້າຍຄືກັນກັບສະແຕນເລດແລະຄວາມກົດດັນ vapor ຕ່ໍາ.ມັນສາມາດຖືກເລືອກຕາມຄວາມມັກໃນສ່ວນຜະນຶກຂອງສູນຍາກາດທີ່ມີການຜຸພັງແລະການຕໍ່ຕ້ານການຮົ່ວໄຫຼ.ໃນ ti-v-cr solder, ອຸນຫະພູມ melting ແມ່ນຕ່ໍາສຸດ (1620 ℃) ​​ໃນເວລາທີ່ w (V) ແມ່ນ 30%, ແລະການເພີ່ມເຕີມຂອງ Cr ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນລະດັບອຸນຫະພູມ melting ໄດ້.B-ti47.5ta5 solder ໂດຍບໍ່ມີການ Cr ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການ brazing ໂດຍກົງຂອງ alumina ແລະ magnesium oxide, ແລະຮ່ວມກັນຂອງມັນສາມາດເຮັດວຽກຢູ່ໃນອຸນຫະພູມອາກາດລ້ອມຮອບຂອງ 1000 ℃.ຕາຕະລາງ 14 ສະແດງໃຫ້ເຫັນ flux ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວສໍາລັບການເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງລະຫວ່າງເຊລາມິກແລະໂລຫະ.

ຕາຕະລາງ 14 ໂລຫະປະກອບ brazing ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວສໍາລັບການ brazing ເຊລາມິກແລະໂລຫະ

Table 14 active brazing filler metals for ceramic and metal brazing

2. ເຕັກໂນໂລຊີ brazing

ເຊລາມິກທີ່ເຮັດດ້ວຍໂລຫະກ່ອນສາມາດຖືກເຮັດດ້ວຍອາຍແກັສ inert ຄວາມບໍລິສຸດສູງ, ໄຮໂດເຈນຫຼືສະພາບແວດລ້ອມສູນຍາກາດ.ການເຊື່ອມໂລຫະແບບສູນຍາກາດໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນໃຊ້ສໍາລັບການເຊື່ອມໂລຫະຂອງເຊລາມິກໂດຍກົງໂດຍບໍ່ມີການໂລຫະ.

(1) ຂະບວນການ brazing ທົ່ວໄປ ຂະບວນການ brazing ທົ່ວໄປຂອງເຊລາມິກແລະໂລຫະສາມາດແບ່ງອອກເປັນເຈັດຂະບວນການ: ການທໍາຄວາມສະອາດຫນ້າດິນ, ການເຄືອບ paste, ໂລຫະຫນ້າດິນເຊລາມິກ, ແຜ່ນ nickel, brazing ແລະການກວດສອບການເຊື່ອມໂລຫະ.

ຈຸດປະສົງຂອງການທໍາຄວາມສະອາດຫນ້າດິນແມ່ນເພື່ອເອົາ stain ນ້ໍາມັນ, ຮອຍເປື້ອນເຫື່ອແລະຮູບເງົາ oxide ເທິງຫນ້າດິນຂອງໂລຫະພື້ນຖານ.ພາກສ່ວນໂລຫະແລະ solder ຕ້ອງໄດ້ຮັບການ degreased ທໍາອິດ, ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຮູບເງົາ oxide ໄດ້ຖືກໂຍກຍ້າຍອອກໂດຍການລ້າງອາຊິດຫຼື alkali, ລ້າງດ້ວຍນ້ໍາໄຫຼແລະຕາກໃຫ້ແຫ້ງ.ພາກສ່ວນທີ່ມີຄວາມຕ້ອງການສູງຈະຕ້ອງໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວດ້ວຍຄວາມຮ້ອນໃນເຕົາສູນຍາກາດຫຼືເຕົາໄຮໂດເຈນ (ວິທີການລະເບີດ ion ຍັງສາມາດຖືກນໍາໃຊ້) ໃນອຸນຫະພູມທີ່ເຫມາະສົມແລະເວລາທີ່ຈະຊໍາລະພື້ນຜິວຂອງພາກສ່ວນ.ຊິ້ນສ່ວນທີ່ສະອາດແລ້ວບໍ່ຄວນຕິດຕໍ່ກັບວັດຖຸທີ່ມີນໍ້າມັນ ຫຼືມືເປົ່າ.ພວກມັນຈະຖືກນໍາໄປໃສ່ໃນຂະບວນການຕໍ່ໄປທັນທີຫຼືເຂົ້າໄປໃນເຄື່ອງອົບແຫ້ງ.ພວກມັນຈະບໍ່ຖືກສໍາຜັດກັບອາກາດເປັນເວລາດົນນານ.ຊິ້ນສ່ວນເຊລາມິກຕ້ອງໄດ້ຮັບການອະນາໄມດ້ວຍ acetone ແລະ ultrasonic, ລ້າງດ້ວຍນ້ໍາໄຫຼ, ແລະສຸດທ້າຍຕົ້ມສອງຄັ້ງດ້ວຍນ້ໍາ deionized ສໍາລັບ 15 ນາທີໃນແຕ່ລະຄັ້ງ.

ການເຄືອບ Paste ແມ່ນຂະບວນການທີ່ສໍາຄັນຂອງການເຮັດໂລຫະເຊລາມິກ.ໃນລະຫວ່າງການເຄືອບ, ມັນຖືກນໍາໃຊ້ກັບຫນ້າດິນເຊລາມິກເພື່ອເຮັດໂລຫະດ້ວຍແປງຫຼືເຄື່ອງເຄືອບ.ຄວາມຫນາຂອງການເຄືອບແມ່ນໂດຍທົ່ວໄປ 30 ~ 60mm.paste ໄດ້ຖືກກະກຽມໂດຍທົ່ວໄປຈາກຜົງໂລຫະບໍລິສຸດ (ບາງຄັ້ງໂລຫະ oxide ທີ່ເຫມາະສົມໄດ້ຖືກເພີ່ມ) ທີ່ມີຂະຫນາດອະນຸພາກປະມານ 1 ~ 5um ແລະກາວອິນຊີ.

ພາກສ່ວນເຊລາມິກ pasted ຖືກສົ່ງໄປຫາ furnace hydrogen ແລະ sintered ກັບ hydrogen ຊຸ່ມຫຼື ammonia ມີຮອຍແຕກຢູ່ທີ່ 1300 ~ 1500 ℃ສໍາລັບ 30 ~ 60min.ສໍາລັບຊິ້ນສ່ວນເຊລາມິກທີ່ເຄືອບດ້ວຍ hydrides, ພວກມັນຈະຖືກເຮັດໃຫ້ຄວາມຮ້ອນປະມານ 900 ℃ເພື່ອ decompose hydrides ແລະປະຕິກິລິຍາກັບໂລຫະບໍລິສຸດຫຼື titanium (ຫຼື zirconium) ທີ່ຍັງເຫຼືອຢູ່ໃນຫນ້າດິນເຊລາມິກເພື່ອໃຫ້ໄດ້ເຄືອບໂລຫະໃນຫນ້າດິນເຊລາມິກ.

ສໍາລັບຊັ້ນໂລຫະ Mo Mn, ເພື່ອເຮັດໃຫ້ມັນຊຸ່ມຊື່ນກັບ solder, ຊັ້ນ nickel ຂອງ 1.4 ~ 5um ຕ້ອງໄດ້ຮັບການ electroplated ຫຼືເຄືອບດ້ວຍຊັ້ນຂອງຝຸ່ນ nickel.ຖ້າອຸນຫະພູມ brazing ຕ່ໍາກວ່າ 1000 ℃, ຊັ້ນ nickel ຕ້ອງໄດ້ຮັບການ sintered ກ່ອນໃນ furnace ໄຮໂດເຈນ.ອຸນຫະພູມ sintering ແລະເວລາແມ່ນ 1000 ℃ / 15 ~ 20min.

ເຊລາມິກທີ່ໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວແມ່ນຊິ້ນສ່ວນໂລຫະ, ເຊິ່ງຕ້ອງໄດ້ປະກອບເປັນທັງຫມົດດ້ວຍເຫຼັກສະແຕນເລດຫຼື graphite ແລະແມ່ພິມເຊລາມິກ.Solder ຈະຖືກຕິດຕັ້ງຢູ່ໃນຂໍ້ຕໍ່, ແລະຊິ້ນວຽກຈະຖືກຮັກສາຄວາມສະອາດຕະຫຼອດການດໍາເນີນງານ, ແລະບໍ່ຄວນຖືກແຕະດ້ວຍມືເປົ່າ.

Brazing ຈະຖືກປະຕິບັດໃນ argon, hydrogen ຫຼື furnace ສູນຍາກາດ.ອຸນຫະພູມ brazing ແມ່ນຂຶ້ນກັບໂລຫະ filler brazing.ເພື່ອປ້ອງກັນການແຕກຂອງຊິ້ນສ່ວນເຊລາມິກ, ອັດຕາການເຮັດຄວາມເຢັນຈະບໍ່ໄວເກີນໄປ.ນອກຈາກນັ້ນ, brazing ຍັງສາມາດນໍາໃຊ້ຄວາມກົດດັນທີ່ແນ່ນອນ (ປະມານ 0.49 ~ 0.98mpa).

ນອກເຫນືອໄປຈາກການກວດກາຄຸນນະພາບຂອງພື້ນຜິວ, ການເຊື່ອມໂລຫະ brazed ຍັງຈະຕ້ອງມີການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນແລະການກວດກາຊັບສິນກົນຈັກ.ພາກສ່ວນປະທັບຕາສໍາລັບອຸປະກອນສູນຍາກາດຍັງຕ້ອງໄດ້ຮັບການທົດສອບການຮົ່ວໄຫຼຕາມກົດລະບຽບທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ.

(2) brazing ໂດຍກົງໃນເວລາທີ່ brazing ໂດຍກົງ (ວິທີການໂລຫະທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ), ທໍາອິດເຮັດຄວາມສະອາດຫນ້າດິນຂອງເຊລາມິກແລະການເຊື່ອມໂລຫະ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນປະກອບໃຫ້ເຂົາເຈົ້າ.ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການຮອຍແຕກທີ່ເກີດຈາກຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງວັດສະດຸອົງປະກອບ, ຊັ້ນ buffer (ຫນຶ່ງຫຼືຫຼາຍຊັ້ນຂອງແຜ່ນໂລຫະ) ສາມາດຫມຸນລະຫວ່າງການເຊື່ອມໂລຫະ.ໂລຫະປະກອບ brazing ຈະຖືກ clamped ລະຫວ່າງສອງການເຊື່ອມຫຼືວາງຢູ່ໃນຕໍາແຫນ່ງບ່ອນທີ່ຊ່ອງຫວ່າງແມ່ນເຕັມໄປດ້ວຍໂລຫະ brazing filler ເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນ brazing ຈະຖືກປະຕິບັດຄືກັບການເຊື່ອມໂລຫະທໍາມະດາ.

ຖ້າ​ຫາກ​ວ່າ solder Ag Cu Ti ຖືກ​ນໍາ​ໃຊ້​ສໍາ​ລັບ​ການ brazing ໂດຍ​ກົງ​, ວິ​ທີ​ການ brazing ສູນ​ຍາ​ກາດ​ຈະ​ໄດ້​ຮັບ​ການ​ຮັບ​ຮອງ​ເອົາ​.ເມື່ອລະດັບສູນຍາກາດໃນ furnace ຮອດ 2.7 × ເລີ່ມຕົ້ນການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຢູ່ທີ່ 10-3pa, ແລະອຸນຫະພູມສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງໄວວາໃນເວລານີ້;ໃນເວລາທີ່ອຸນຫະພູມຢູ່ໃກ້ກັບຈຸດ melting ຂອງ solder, ອຸນຫະພູມຄວນໄດ້ຮັບການຍົກຂຶ້ນມາຊ້າໆເພື່ອເຮັດໃຫ້ອຸນຫະພູມຂອງທຸກພາກສ່ວນຂອງການເຊື່ອມໂລຫະມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະຄືກັນ;ໃນເວລາທີ່ solder ແມ່ນ melted, ອຸນຫະພູມຈະຖືກຍົກຂຶ້ນມາຢ່າງໄວວາກັບອຸນຫະພູມ brazing, ແລະເວລາຖືຈະເປັນ 3 ~ 5min;ໃນລະຫວ່າງການເຮັດຄວາມເຢັນ, ມັນຄວນຈະເຮັດໃຫ້ເຢັນຊ້າໆກ່ອນ 700 ℃, ແລະມັນສາມາດ cooled ຕາມທໍາມະຊາດກັບ furnace ຫຼັງຈາກ 700 ℃.

ໃນເວລາທີ່ເຄື່ອງ solder Ti Cu ຖືກຂັດໂດຍກົງ, ຮູບແບບຂອງ solder ສາມາດເປັນ Cu foil ບວກກັບຝຸ່ນ Ti ຫຼື Cu ບວກ foil Ti, ຫຼືຫນ້າດິນເຊລາມິກສາມາດໄດ້ຮັບການເຄືອບດ້ວຍຝຸ່ນ Ti ບວກ foil Cu.ກ່ອນທີ່ຈະ brazing, ພາກສ່ວນໂລຫະທັງຫມົດຈະຖືກ degassed ໂດຍສູນຍາກາດ.ອຸນຫະພູມ degassing ຂອງອົກຊີເຈນທີ່ບໍ່ເສຍຄ່າທອງແດງຈະເປັນ 750 ~ 800 ℃, ແລະ Ti, Nb, Ta, ແລະອື່ນໆຕ້ອງໄດ້ຮັບການ degassed ທີ່ 900 ℃ສໍາລັບ 15min.ໃນເວລານີ້, ລະດັບສູນຍາກາດຈະບໍ່ຫນ້ອຍກວ່າ 6.7 × 10-3Pa. ໃນລະຫວ່າງການ brazing, ປະກອບອົງປະກອບທີ່ຈະເຊື່ອມໃນ fixture, ໃຫ້ຄວາມຮ້ອນໃຫ້ເຂົາເຈົ້າໃນ furnace ສູນຍາກາດເຖິງ 900 ~ 1120 ℃, ແລະເວລາຖືແມ່ນ 2 ~. 5 ນາທີ.ໃນ​ລະ​ຫວ່າງ​ການ​ຂະ​ບວນ​ການ brazing ທັງ​ຫມົດ​, ລະ​ດັບ​ສູນ​ຍາ​ກາດ​ຈະ​ບໍ່​ຫນ້ອຍ​ກ​່​ວາ 6.7 × 10-3Pa​.

ຂະບວນການ brazing ຂອງວິທີການ Ti Ni ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບວິທີການ Ti Cu, ແລະອຸນຫະພູມ brazing ແມ່ນ 900 ± 10 ℃.

(3) ວິທີການ brazing oxide oxide brazing ວິທີການເປັນວິທີການຮັບຮູ້ການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ໂດຍການນໍາໃຊ້ໄລຍະແກ້ວສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໂດຍການລະລາຍຂອງ solder oxide ເພື່ອ infiltrate ເຂົ້າໄປໃນເຊລາມິກແລະຊຸ່ມດ້ານໂລຫະ.ມັນສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ເຊລາມິກກັບເຊລາມິກແລະເຊລາມິກທີ່ມີໂລຫະ.Oxide brazing Filler ໂລຫະສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍ Al2O3, Cao, Bao ແລະ MgO.ໂດຍການເພີ່ມ B2O3, Y2O3 ແລະ ta2o3, ໂລຫະປະກອບ brazing ກັບຈຸດ melting ຕ່າງໆແລະສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຕົວເສັ້ນສາມາດໄດ້ຮັບ.ນອກຈາກນັ້ນ, ໂລຫະປະສົມ fluoride brazing ທີ່ມີ CaF2 ແລະ NaF ເປັນອົງປະກອບຕົ້ນຕໍຍັງສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ເຊລາມິກແລະໂລຫະເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຂໍ້ຕໍ່ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງແລະທົນທານຕໍ່ຄວາມຮ້ອນສູງ.


ເວລາປະກາດ: 13-06-2022