Керамик болон металлыг гагнах

1. Гагнуурын чанар

Керамик болон керамик, керамик болон металл эд ангиудыг гагнахад хэцүү байдаг. Гагнуурын ихэнх хэсэг нь керамик гадаргуу дээр бөмбөлөг үүсгэдэг бөгөөд норгох нь бараг байдаггүй. Керамикийг норгож чаддаг гагнуурын дүүргэгч металл нь гагнуурын явцад холболтын зааг дээр янз бүрийн хэврэг нэгдлүүд (карбид, силицид, гурвалсан эсвэл олон хувьсагчтай нэгдлүүд гэх мэт) үүсгэхэд хялбар байдаг. Эдгээр нэгдлүүдийн оршин тогтнол нь холболтын механик шинж чанарт нөлөөлдөг. Үүнээс гадна, керамик, металл болон гагнуурын хоорондох дулааны тэлэлтийн коэффициентийн ялгаа их байдаг тул гагнуурын температурыг өрөөний температурт хөргөсний дараа холболтод үлдэгдэл стресс үүсч, улмаар холболтын хагарал үүсгэж болзошгүй.

Керамик гадаргуу дээрх гагнуурын норгох чадварыг ердийн гагнуурт идэвхтэй металл элементүүдийг нэмснээр сайжруулж болно; Бага температур болон богино хугацааны гагнуур нь гадаргуугийн урвалын нөлөөг бууруулж болно; Холболтын дулааны стрессийг тохиромжтой холболтын хэлбэрийг зохион бүтээж, завсрын давхарга болгон нэг эсвэл олон давхаргат металл ашигласнаар бууруулж болно.

2. Гагнуур

Керамик болон металлыг ихэвчлэн вакуум зуух эсвэл устөрөгч ба аргон зууханд холбодог. Ерөнхий шинж чанараас гадна вакуум электрон төхөөрөмжийн гагнуурын дүүргэгч металлууд нь зарим тусгай шаардлага тавьдаг байх ёстой. Жишээлбэл, гагнуур нь диэлектрик алдагдал болон төхөөрөмжийн катодын хордлого үүсгэхгүйн тулд өндөр уурын даралт үүсгэдэг элементүүдийг агуулж болохгүй. Төхөөрөмж ажиллаж байх үед гагнуурын уурын даралт 10-3pa-аас хэтрэхгүй, өндөр уурын даралттай хольц нь 0.002% ~ 0.005% -иас хэтрэхгүй байх ёстой гэж ерөнхийд нь заасан байдаг; Гагнуурын w (o) нь устөрөгчөөр гагнах явцад үүссэн усны уураас зайлсхийхийн тулд хайлсан гагнуурын металл цацарч болзошгүй; Үүнээс гадна гагнуур нь цэвэр, гадаргуугийн исэлгүй байх ёстой.

Керамик металлжуулалтын дараа гагнах үед зэс, суурь, мөнгөн зэс, алтны зэс болон бусад хайлшаар гагнах дүүргэгч металлыг ашиглаж болно.

Керамик болон металлыг шууд гагнахын тулд идэвхтэй элементүүд болох Ti болон Zr агуулсан гагнуурын дүүргэгч металлыг сонгоно. Хоёртын дүүргэгч металлууд нь голчлон Ti Cu болон Ti Ni бөгөөд 1100 ℃-д ашиглаж болно. Гурвалсан гагнуурын дунд Ag Cu Ti (W) (TI) нь хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг гагнуур бөгөөд янз бүрийн керамик болон металлыг шууд гагнахад ашиглаж болно. Гурвалсан дүүргэгч металлыг тугалган цаас, нунтаг эсвэл Ti нунтагтай Ag Cu эвтектик дүүргэгч металлаар ашиглаж болно. B-ti49be2 гагнуурын дүүргэгч металл нь зэвэрдэггүй гантай төстэй зэврэлтэнд тэсвэртэй, бага уурын даралттай байдаг. Үүнийг исэлдэлт болон гоожих эсэргүүцэлтэй вакуум битүүмжлэх үе шатанд илүүд үзэж болно. ti-v-cr гагнуурын хувьд w (V) 30% байх үед хайлах температур хамгийн бага (1620 ℃) ​​байдаг бөгөөд Cr нэмэх нь хайлах температурын хүрээг үр дүнтэй бууруулж чадна. Cr агуулаагүй B-ti47.5ta5 гагнуурыг хөнгөнцагааны исэл болон магнийн ислийг шууд гагнахад ашигласан бөгөөд түүний холболт нь 1000 ℃ орчны температурт ажиллах боломжтой. Хүснэгт 14-т керамик ба металлын шууд холболтын идэвхтэй урсгалыг харуулав.

Хүснэгт 14 Керамик болон металл гагнуурын идэвхтэй гагнуурын дүүргэгч металлууд

2. Гагнуурын технологи

Урьдчилан металлжуулсан керамикийг өндөр цэвэршилттэй инертийн хий, устөрөгч эсвэл вакуум орчинд гагнаж болно. Вакуум гагнуурыг ерөнхийдөө керамикийг металлжуулахгүйгээр шууд гагнахад ашигладаг.

(1) Бүх нийтийн гагнуурын процесс Керамик болон металлын бүх нийтийн гагнуурын процессыг долоон процесст хувааж болно: гадаргууг цэвэрлэх, зуурмаг бүрэх, керамик гадаргууг металлжуулах, никель бүрэх, гагнуур болон гагнуурын дараах үзлэг.

Гадаргууг цэвэрлэх зорилго нь суурь металлын гадаргуу дээрх тосны толбо, хөлсний толбо болон исэлдсэн хальсыг арилгах явдал юм. Металл эд анги болон гагнуурыг эхлээд тосгүйжүүлж, дараа нь исэлдсэн хальсыг хүчил эсвэл шүлтлэг угаалтаар арилгаж, урсгал усаар угааж хатаана. Өндөр шаардлага тавьдаг эд ангиудыг вакуум зуух эсвэл устөрөгчийн зууханд (ионы бөмбөгдөлтийн аргыг бас ашиглаж болно) зохих температур, хугацаанд дулааны боловсруулалт хийж, эд ангиудын гадаргууг цэвэрлэнэ. Цэвэрлэсэн эд ангиудыг тослог зүйл эсвэл нүцгэн гарт хүргэхгүй. Дараагийн процесст эсвэл хатаагчинд нэн даруй хийнэ. Агаарт удаан хугацаагаар байлгаж болохгүй. Керамик эд ангиудыг ацетон болон хэт авианы аргаар цэвэрлэж, урсгал усаар угааж, эцэст нь ионгүйжүүлсэн усаар хоёр удаа 15 минут буцалгана.

Зуурмаг бүрэх нь керамик металлжуулалтын чухал үйл явц юм. Бүрэх явцад үүнийг керамик гадаргуу дээр сойз эсвэл зуурмаг бүрэх машинаар металлжуулахад хэрэглэнэ. Бүрхүүлийн зузаан нь ерөнхийдөө 30 ~ 60 мм байдаг. Зуурмагийг ерөнхийдөө 1 ~ 5 мкм орчим ширхэгийн хэмжээтэй цэвэр металл нунтаг (заримдаа тохирох металлын исэл нэмдэг) болон органик цавуугаар бэлтгэдэг.

Наасан керамик эд ангиудыг устөрөгчийн зууханд илгээж, нойтон устөрөгч эсвэл хагарсан аммиакаар 1300 ~ 1500 ℃ температурт 30 ~ 60 минутын турш шатаана. Гидридээр бүрсэн керамик эд ангиудыг 900 ℃ хүртэл халааж, гидридийг задалж, керамик гадаргуу дээр үлдсэн цэвэр металл эсвэл титан (эсвэл цирконий)-тай урвалд оруулж керамик гадаргуу дээр металл бүрхүүл үүсгэнэ.

Мо Мн металлжуулсан давхаргыг гагнуураар норгохын тулд 1.4 ~ 5 мкм никель давхаргыг электролизжуулах эсвэл никель нунтаг давхаргаар бүрэх шаардлагатай. Хэрэв гагнуурын температур 1000 ° C-аас бага байвал никель давхаргыг устөрөгчийн зууханд урьдчилан шатаах шаардлагатай. Шаталтын температур ба хугацаа 1000 ° C / 15 ~ 20 минут байна.

Боловсруулсан керамик эд анги нь металл эд анги бөгөөд зэвэрдэггүй ган эсвэл бал чулуу болон керамик хэв ашиглан бүхэлд нь угсарна. Гагнуурыг холболтын цэгүүдэд суурилуулж, ажлын хэсгийг үйл ажиллагааны туршид цэвэр байлгаж, нүцгэн гараар хүрч болохгүй.

Гагнуурыг аргон, устөрөгч эсвэл вакуум зууханд хийнэ. Гагнуурын температур нь гагнуурын дүүргэгч металлаас хамаарна. Керамик эд анги хагарахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд хөргөлтийн хурд хэт хурдан байж болохгүй. Үүнээс гадна, гагнуур нь тодорхой даралт (ойролцоогоор 0.49 ~ 0.98mpa) хэрэглэж болно.

Гадаргуугийн чанарын шалгалтаас гадна гагнуурын гагнуур нь дулааны цочрол болон механик шинж чанарын шалгалтанд хамрагдах ёстой. Вакуум төхөөрөмжийн битүүмжлэх хэсгүүдийг холбогдох журмын дагуу гоожих туршилтад хамруулах ёстой.

(2) Шууд гагнах үед (идэвхтэй металлын арга) эхлээд керамик болон металл гагнуурын гадаргууг цэвэрлээд дараа нь угсарна. Бүрэлдэхүүн хэсгийн материалын дулааны тэлэлтийн өөр өөр коэффициентоос үүдэлтэй хагарал үүсэхээс зайлсхийхийн тулд буфер давхаргыг (нэг буюу хэд хэдэн давхар металл хуудас) гагнуурын хооронд эргүүлж болно. Гагнуурын дүүргэгч металлыг хоёр гагнуурын хооронд хавчих эсвэл аль болох зайг дүүргэгч металлаар дүүргэсэн байрлалд байрлуулж, дараа нь ердийн вакуум гагнуурын адил гагнах ажлыг гүйцэтгэнэ.

Хэрэв Ag Cu Ti гагнуурыг шууд гагнахад ашиглавал вакуум гагнуурын аргыг хэрэглэнэ. Зуухны вакуум градус 2.7 × хүрэхэд 10-3pa-д халааж эхлэх бөгөөд энэ үед температур хурдан өсч болно; Температур нь гагнуурын хайлах цэгт ойрхон байх үед гагнуурын бүх хэсгийн температур ижил байхын тулд температурыг аажмаар нэмэгдүүлэх хэрэгтэй; Гагнуур хайлах үед температурыг гагнуурын температурт хурдан өсгөж, барих хугацаа 3 ~ 5 минут байна; Хөргөх үед 700 ℃-ээс өмнө аажмаар хөргөх ба 700 ℃-ээс хойш зууханд байгалийн аргаар хөргөж болно.

Ti Cu идэвхтэй гагнуурыг шууд гагнах үед гагнуурын хэлбэрийг Cu тугалган цаас болон Ti нунтаг эсвэл Cu эд анги болон Ti тугалган цаасаар бүрж болно, эсвэл керамик гадаргууг Ti нунтаг болон Cu тугалган цаасаар бүрж болно. Гагнахаас өмнө бүх металл эд ангиудыг вакуумаар хийгүйжүүлнэ. Хүчилтөрөгчгүй зэсийн хийгүйжүүлэлтийн температур 750 ~ 800 ℃ байх ёстой бөгөөд Ti, Nb, Ta гэх мэтийг 900 ℃-д 15 минутын турш хийгүйжүүлнэ. Энэ үед вакуумын зэрэг 6.7 × 10-3Pa-аас багагүй байх ёстой. Гагнах явцад гагнах эд ангиудыг бэхэлгээнд угсарч, вакуум зууханд 900 ~ 1120 ℃ хүртэл халааж, барих хугацаа 2 ~ 5 минут байна. Гагнах бүх үйл явцын туршид вакуумын зэрэг 6.7 × 10-3Pa-аас багагүй байх ёстой.

Ti Ni аргын гагнах үйл явц нь Ti Cu аргынхтай төстэй бөгөөд гагнах температур нь 900 ± 10 ℃ байна.

(3) Оксидын гагнуурын арга Оксидын гагнуурын арга нь исэл гагнуурын хайлалтын үр дүнд үүссэн шилэн фазыг ашиглан керамик руу нэвчиж, металлын гадаргууг норгосноор найдвартай холболтыг бий болгох арга юм. Энэ нь керамикийг керамиктай, керамикийг металлтай холбож чаддаг. Оксидын гагнуурын дүүргэгч металлууд нь голчлон Al2O3, Cao, Bao болон MgO-оос бүрддэг. B2O3, Y2O3 болон ta2o3-ийг нэмснээр янз бүрийн хайлах цэг болон шугаман тэлэлтийн коэффициент бүхий дүүргэгч металлуудыг гаргаж авч болно. Үүнээс гадна, гол бүрэлдэхүүн хэсэг болгон CaF2 болон NaF-тай фторын гагнуурын дүүргэгч металлуудыг керамик болон металлуудыг холбож, өндөр бат бэх, өндөр халуунд тэсвэртэй холболтыг бий болгоход ашиглаж болно.