Пайка керамікі і металаў

1. Паяльнасць

Цяжка паяць кераміку і керамічныя, керамічныя і металічныя кампаненты.Большая частка прыпоя ўтварае шарык на керамічнай паверхні, практычна не змочваючыся.Прыпайны прысадак, які можа змочваць кераміку, лёгка ўтварае мноства далікатных злучэнняў (такіх як карбіды, сіліцыды і трайныя або шматварыянтныя злучэнні) на мяжы злучэння падчас паяння.Існаванне гэтых злучэнняў ўплывае на механічныя ўласцівасці сустава.Акрамя таго, з-за вялікай розніцы каэфіцыентаў цеплавога пашырэння паміж керамікай, металам і прыпоем у злучэнні будзе ўзнікаць рэшткавае напружанне пасля таго, як тэмпература паяння астыне да пакаёвай тэмпературы, што можа выклікаць парэпанне злучэння.

Змочваемасць прыпоя на керамічнай паверхні можа быць палепшана даданнем у звычайны прыпой элементаў з актыўных металаў;Нізкая тэмпература і кароткі час пайкі могуць паменшыць эфект рэакцыі падзелу паверхні;Цеплавое напружанне злучэння можа быць зменшана шляхам распрацоўкі адпаведнай формы злучэння і выкарыстання адна- або шматслаёвага металу ў якасці прамежкавага пласта.

2. Прыпой

Кераміка і метал звычайна злучаюцца ў вакуумнай печы або ў вадароднай і аргонавай печы.У дадатак да агульных характарыстык, да паяння прысадных металаў для вакуумных электронных прылад таксама павінны прад'яўляцца некаторыя спецыяльныя патрабаванні.Напрыклад, прыпой не павінен утрымліваць элементаў, якія вырабляюць высокі ціск пароў, каб не выклікаць уцечкі дыэлектрыка і катоднага атручвання прылад.Як правіла, указана, што калі прылада працуе, ціск пары прыпоя не павінен перавышаць 10-3pa, а ўтрыманне прымешак з высокім ціскам пары не павінна перавышаць 0,002% ~ 0,005%;W (o) прыпоя не павінна перавышаць 0,001%, каб пазбегнуць вадзяной пары, якая ўтвараецца падчас пайкі ў вадародзе, што можа выклікаць пырскі расплаўленага металу прыпоя;Акрамя таго, прыпой павінен быць чыстым і без паверхневых аксідаў.

Пры пайцы пасля керамічнай металізацыі можна выкарыстоўваць медзь, аснову, срэбную медзь, залатую медзь і іншыя сплавы для паяння.

Для прамой пайкі керамікі і металаў варта выбіраць прыпоі, якія змяшчаюць актыўныя элементы Ti і Zr.Бінарныя металы-напаўняльнікі - гэта ў асноўным Ti Cu і Ti Ni, якія можна выкарыстоўваць пры тэмпературы 1100 ℃.Сярод трайнога прыпоя Ag Cu Ti (W) (TI) з'яўляецца найбольш часта выкарыстоўваным прыпоем, які можна выкарыстоўваць для непасрэднай пайкі розных керамічных вырабаў і металаў.Трайны металічны напаўняльнік можа быць выкарыстаны ў выглядзе фальгі, парашка або эўтэктычнага металу Ag Cu з парашком Ti.Прысадкавы метал B-ti49be2 мае аналагічную каразійную ўстойлівасць да нержавеючай сталі і нізкі ціск пары.Ён можа быць пераважна абраны ў вакуумнай герметызацыі злучэнняў з устойлівасцю да акіслення і ўцечкі.У прыпоі ti-v-cr тэмпература плаўлення самая нізкая (1620 ℃), калі w (V) складае 30 %, і даданне Cr можа эфектыўна паменшыць дыяпазон тэмператур плаўлення.Прыпой B-ti47.5ta5 без Cr выкарыстоўваецца для непасрэднай пайкі аксіду алюмінія і аксіду магнію, і яго злучэнне можа працаваць пры тэмпературы навакольнага асяроддзя 1000 ℃.У табліцы 14 паказаны актыўны флюс для прамога злучэння паміж керамікай і металам.

Табліца 14 актыўных прысадных металаў для керамічнай і металічнай пайкі

2. Тэхналогія паяння

Папярэдне металізаваную кераміку можна паяць у інэртным газе высокай чысціні, вадародзе або ў вакууме.Вакуумная пайка звычайна выкарыстоўваецца для непасрэднай пайкі керамікі без металізацыі.

(1) Універсальны працэс пайкі Універсальны працэс пайкі керамікі і металу можна падзяліць на сем працэсаў: ачыстка паверхні, нанясенне пасты, металізацыя паверхні керамікі, нікеляванне, пайка і праверка пасля зваркі.

Мэтай ачысткі паверхні з'яўляецца выдаленне масляных плям, плям поту і аксіднай плёнкі на паверхні асноўнага металу.Металічныя дэталі і прыпой спачатку абястлушчваюць, затым кіслотнай або шчолачным прамываннем выдаляюць аксідную плёнку, прамываюць праточнай вадой і высушваюць.Дэталі з высокімі патрабаваннямі павінны падвяргацца тэрмічнай апрацоўцы ў вакуумнай або вадароднай печы (можна таксама выкарыстоўваць метад іённай бамбардзіроўкі) пры адпаведнай тэмпературы і часу для ачышчэння паверхні дэталяў.Вычышчаныя часткі не павінны датыкацца з тлустымі прадметамі або голымі рукамі.Іх трэба неадкладна перавесці на наступны працэс або ў сушылку.Яны не павінны знаходзіцца на паветры працяглы час.Керамічныя дэталі трэба ачысціць ацэтонам і ультрагукам, прамыць праточнай вадой і, нарэшце, двойчы кіпяціць у дэіянізаванай вадзе кожны раз па 15 хвілін

Нанясенне пасты - важны працэс металізацыі керамікі.Падчас нанясення пакрыцця ён наносіцца на керамічную паверхню, якую трэба металізаваць, пры дапамозе шчоткі або машыны для нанясення пасты.Таўшчыня пакрыцця звычайна складае 30 ~ 60 мм.Пасту звычайна рыхтуюць з чыстага металічнага парашка (часам дадаюць адпаведны аксід металу) з памерам часціц каля 1 ~ 5 мкм і арганічнага клею.

Наклееныя керамічныя дэталі адпраўляюць у вадародную печ і спекаюць з вільготным вадародам або крэкінг-аміякам пры 1300 ~ 1500 ℃ на працягу 30 ~ 60 хвілін.Для керамічных дэталяў, пакрытых гідрыдамі, яны павінны быць нагрэтыя прыкладна да 900 ℃, каб раскласці гідрады і ўступіць у рэакцыю з чыстым металам або тытанам (або цырконіем), якія застаюцца на паверхні керамікі, каб атрымаць металічнае пакрыццё на паверхні керамікі.

Каб намачыць пласт нікеля таўшчынёй 1,4 ~ 5 мкм для металізаванага пласта Mo Mn, неабходна нанесці гальванічнае пакрыццё або пакрыццё пластом нікелевага парашка.Калі тэмпература паяння ніжэй за 1000 ℃, пласт нікеля неабходна папярэдне спекаць у вадароднай печы.Тэмпература і час спякання 1000 ℃ /15 ~ 20 хвілін.

Апрацаваная кераміка - гэта металічныя дэталі, якія збіраюцца ў адно цэлае з дапамогай формаў з нержавеючай сталі або графіту і керамікі.У месцах злучэнняў павінен быць усталяваны прыпой, а нарыхтоўка павінна падтрымлівацца ў чысціні на працягу ўсёй працы, і нельга дакранацца да яе голымі рукамі.

Пайка павінна праводзіцца ў аргонавай, вадароднай або вакуумнай печы.Тэмпература паяння залежыць ад прысаднага металу для паяння.Для прадухілення парэпання керамічных частак хуткасць астуджэння не павінна быць занадта высокай.Акрамя таго, пры пайцы таксама можа аказвацца пэўны ціск (прыкладна 0,49 ~ 0,98 МПа).

У дадатак да праверкі якасці паверхні, паяныя зварныя вырабы таксама падвяргаюцца тэрмаўдару і праверцы механічных уласцівасцей.Ушчыльняльныя дэталі для вакуумных прылад таксама павінны прайсці праверку на герметычнасць у адпаведнасці з адпаведнымі правіламі.

(2) Прамая пайка. Пры непасрэднай пайцы (метад актыўнага металу) спачатку ачысціце паверхню керамічных і металічных зварных швоў, а потым збярыце іх.Каб пазбегнуць расколін, выкліканых рознымі каэфіцыентамі цеплавога пашырэння матэрыялаў кампанентаў, буферны пласт (адзін або некалькі слаёў металічных лістоў) можна паварочваць паміж зварнымі злучэннямі.Прысадкавы метал павінен быць заціснуты паміж дзвюма зварнымі дэталямі або размешчаны ў месцы, дзе зазор запоўнены прысадкавым металам, наколькі гэта магчыма, а затым пайка павінна праводзіцца як звычайная вакуумная пайка.

Калі для прамой пайкі выкарыстоўваецца прыпой Ag Cu Ti, трэба выкарыстоўваць метад вакуумнай пайкі.Калі ступень вакууму ў печы дасягае 2,7 × Пачніце награванне пры 10-3pa, і ў гэты час тэмпература можа хутка падняцца;Калі тэмпература блізкая да тэмпературы плаўлення прыпоя, тэмпературу трэба павольна павышаць, каб тэмпература ўсіх частак зваркі была аднолькавай;Калі прыпой расплавіцца, тэмпература павінна хутка падняцца да тэмпературы пайкі, а час вытрымкі павінен складаць 3 ~ 5 хвілін;Падчас астуджэння яго трэба павольна астуджаць да 700 ℃, а пасля 700 ℃ яго можна астуджаць натуральным шляхам з дапамогай печы.

Калі актыўны прыпой Ti Cu непасрэдна паяецца, форма прыпоя можа быць меднай фальгой плюс парашок Ti або часткамі Cu плюс Ti фальгой, або керамічная паверхня можа быць пакрыта парашком Ti плюс Cu фальгой.Перад пайкай усе металічныя часткі павінны быць дэгазаваны з дапамогай вакууму.Тэмпература дэгазацыі бескіслароднай медзі павінна складаць 750 ~ 800 ℃, а Ti, Nb, Ta і г.д. павінны дэгазавацца пры 900 ℃ на працягу 15 хвілін.У гэты час ступень вакууму не павінна быць меншай за 6,7 × 10-3Па。 Падчас паяння збярыце кампаненты, якія трэба зварыць, у прыстасаванні, нагрэйце іх у вакуумнай печы да 900 ~ 1120 ℃, час вытрымкі складае 2 ~ 5 хвілінНа працягу ўсяго працэсу паяння ступень вакууму не павінна быць меншай за 6,7 × 10-3Па.

Працэс пайкі Ti Ni метадам аналагічны працэсу Ti Cu, а тэмпература пайкі складае 900 ± 10 ℃.

(3) Метад аксіднай пайкі Метад аксіднай пайкі - гэта метад рэалізацыі надзейнага злучэння з выкарыстаннем шкляной фазы, якая ўтвараецца ў выніку плаўлення аксіднага прыпоя, для пранікнення ў кераміку і змочвання металічнай паверхні.Ён можа злучаць кераміку з керамікай і кераміку з металам.Аксідныя прысады для паяння ў асноўным складаюцца з Al2O3, Cao, Bao і MgO.Пры даданні B2O3, Y2O3 і ta2o3 можна атрымаць прыпой з рознымі тэмпературамі плаўлення і каэфіцыентам лінейнага пашырэння.Акрамя таго, для злучэння керамікі і металаў для атрымання злучэнняў з высокай трываласцю і высокай цеплаўстойлівасцю можна таксама выкарыстоўваць фтарыдныя прыпоі з CaF2 і NaF у якасці асноўных кампанентаў.