陶瓷与金属的真空钎焊

陶瓷与金属的焊接中的陶瓷基本上指的是人工将各种金属、氧、氮、碳等合成的新型陶瓷。其具有高强度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、超硬度等特性,而得到广泛应用;常用的有氧化铝、氮化硅、氧化锆陶瓷等。先进陶瓷材料因其独特的力学性能和功能属性,而受到普遍关注。陶瓷与金属连接形成复合组件,能够充分发挥陶瓷与金属的各自优势,广泛应用于微波器件、真空开关、电子封装、高温高压传感器、机械密封、核能、太阳能和航空航天等领域。

一.陶瓷与金属焊接的难点

1.陶瓷的线膨胀系数小,而金属的线膨胀系数相对很大,导致接易开裂。一般要很好处理金属中间层的热应力问题。

2.陶瓷本身的热导率低,耐热冲击能力弱。焊接时尽可能减小焊接部位及周围的温度梯度,焊后控制冷却速度。

3.大部分陶瓷导电性差,甚至不导电,很难用电焊的方法。为此需采取特殊的工艺措施。

4.由于陶瓷材料具有稳定的电子配位,使得金属与陶瓷连接不太可能。需对陶瓷金属化处理或进行活性钎料钎焊。

5.由于陶瓷材料多为共价晶体,不易产生变形,经常发生脆性断裂。目前大多利用中间层降低焊接温度,间接扩散法进行焊接。

6.陶瓷与金属焊接的结构设计与普通焊接有所区别,通常分为平封结构、套封结构、针封结构和对封结构,其中套封结构效果最好,这些接头结构制作要求都很高。

二,真空钎焊的优点

1.真空钎焊在真空气氛中进行,显著提高了产品的抗腐蚀性,免除了各种污染,无公害的处理设备费,有好的安全生产条件。

2.真空钎焊钎料的湿润性和流动性良好,可以焊更复杂和狭小通道的器件,真空钎焊提高了产品的成品率,获得坚固的清洁的工作面。

4.与其它方法相比,炉子的内部结构及夹具等寿命长,可降低炉子的维修费用。并且炉温均匀性高,生产自动化,可以得到优质的焊接零部件。

5.适于真空钎焊的材料很多,如∶铝、铝合金、铜、铜合金、不锈钢、合金钢、低碳钢、钛、镍、因康镍(Inconel)等都可以在真空电炉中钎焊,设计者根据钎焊器件的用途确定所需的材料,其中铝和铝合金应用得最广泛。

三.陶瓷与金属焊接的工艺

1.清洗:金属和钎料的表面必须清洗干净,陶瓷常用洗净剂加超声清洗。

2.涂膏:膏剂大多由纯金属粉末和适当的金属氧化物粉末组成,颗粒度大都在1~5um之间,用有机粘结剂调制成具有一定粘度的膏剂。然后用粉刷工具将膏剂均匀涂在陶瓷待金属化表面上,涂层厚度一般为30~60um。

3.装架:把处理好的金属件和陶瓷件用不锈钢、石墨、陶瓷模具装配成整体,并在接缝处装上钎科;在整个操作过程中待焊接件应保持清洁,不得用裸手触摸。

4.真空钎焊:在真空炉中进行钎焊,其温度选择,升温速度选择等要根据所使用的钎料特性决定,特别注意的是降温速度不得过快,以防止陶觉件由于温度应力而开裂。

5.焊后检验:陶瓷与金属焊接后,首先肉眼观测合格后,再根据技术文件要求进行必要的检测。

工艺技术必须要搭配优秀的设备才能发挥作用,其中真空钎焊中所选取的钎焊炉至关重要。SIMUWU公司生产的RHVB真空高温钎焊炉是处理此类工艺的优秀产品。凭借其优秀的温控精度和温度均匀性,能够平整均匀地进行实现工件的钎焊,从而达到高层次的钎焊水准,减少废品率,增加生产的效能同时降低成本。

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