1. Brasabilité
Il est difficile de braser des composants céramiques et céramiques, céramiques et métalliques.La majeure partie de la soudure forme une boule sur la surface de la céramique, avec peu ou pas de mouillage.Le métal d'apport de brasage qui peut mouiller la céramique est facile à former une variété de composés fragiles (tels que des carbures, des siliciures et des composés ternaires ou multivariés) à l'interface du joint pendant le brasage.L'existence de ces composés affecte les propriétés mécaniques du joint.De plus, en raison de la grande différence de coefficients de dilatation thermique entre la céramique, le métal et la soudure, il y aura une contrainte résiduelle dans le joint après le refroidissement de la température de brasage à la température ambiante, ce qui peut provoquer une fissuration du joint.
La mouillabilité de la soudure sur la surface céramique peut être améliorée en ajoutant des éléments métalliques actifs à la soudure courante ;Le brasage à basse température et de courte durée peut réduire l'effet de la réaction d'interface;La contrainte thermique du joint peut être réduite en concevant une forme de joint appropriée et en utilisant un métal monocouche ou multicouche comme couche intermédiaire.
2. Soudure
La céramique et le métal sont généralement connectés dans un four sous vide ou un four à hydrogène et argon.En plus des caractéristiques générales, les métaux d'apport de brasage pour les appareils électroniques sous vide doivent également avoir des exigences particulières.Par exemple, la soudure ne doit pas contenir d'éléments produisant une pression de vapeur élevée, afin de ne pas provoquer de fuite diélectrique et d'empoisonnement de la cathode des appareils.Il est généralement spécifié que lorsque l'appareil fonctionne, la pression de vapeur de la soudure ne doit pas dépasser 10-3pa et les impuretés à haute pression de vapeur contenues ne doivent pas dépasser 0,002 % ~ 0,005 % ;Le w(o) de la soudure ne doit pas dépasser 0,001 %, afin d'éviter la génération de vapeur d'eau lors du brasage à l'hydrogène, qui peut provoquer des éclaboussures de métal de soudure en fusion ;De plus, la soudure doit être propre et exempte d'oxydes de surface.
Lors du brasage après la métallisation de la céramique, le cuivre, la base, le cuivre argenté, le cuivre doré et d'autres métaux d'apport de brasage en alliage peuvent être utilisés.
Pour le brasage direct des céramiques et des métaux, les métaux d'apport de brasage contenant les éléments actifs Ti et Zr doivent être sélectionnés.Les métaux d'apport binaires sont principalement Ti Cu et Ti Ni, qui peuvent être utilisés à 1100 ℃.Parmi la soudure ternaire, Ag Cu Ti (W) (TI) est la soudure la plus couramment utilisée, qui peut être utilisée pour le brasage direct de diverses céramiques et métaux.Le métal d'apport ternaire peut être utilisé par feuille, poudre ou métal d'apport eutectique Ag Cu avec poudre de Ti.Le métal d'apport de brasage B-ti49be2 a une résistance à la corrosion similaire à l'acier inoxydable et une faible pression de vapeur.Il peut être préférentiellement choisi dans les joints d'étanchéité sous vide avec résistance à l'oxydation et aux fuites.Dans la soudure ti-v-cr, la température de fusion est la plus basse (1620 ℃) lorsque w (V) est de 30%, et l'ajout de Cr peut réduire efficacement la plage de température de fusion.La soudure B-ti47.5ta5 sans Cr a été utilisée pour le brasage direct de l'alumine et de l'oxyde de magnésium, et son joint peut fonctionner à une température ambiante de 1000 ℃.Le tableau 14 montre le flux actif pour une connexion directe entre la céramique et le métal.
Tableau 14 métaux d'apport de brasage actifs pour le brasage céramique et métallique
2. Technologie de brasage
Les céramiques pré-métallisées peuvent être brasées dans un gaz inerte de haute pureté, de l'hydrogène ou un environnement sous vide.Le brasage sous vide est généralement utilisé pour le brasage direct des céramiques sans métallisation.
(1) Processus de brasage universel Le processus de brasage universel de la céramique et du métal peut être divisé en sept processus : nettoyage de surface, revêtement en pâte, métallisation de surface en céramique, nickelage, brasage et inspection après soudure.
Le but du nettoyage de surface est d'éliminer les taches d'huile, les taches de sueur et le film d'oxyde sur la surface du métal de base.Les pièces métalliques et la soudure doivent d'abord être dégraissées, puis le film d'oxyde doit être éliminé par lavage acide ou alcalin, lavé à l'eau courante et séché.Les pièces avec des exigences élevées doivent être traitées thermiquement dans un four sous vide ou un four à hydrogène (la méthode de bombardement ionique peut également être utilisée) à une température et une durée appropriées pour purifier la surface des pièces.Les pièces nettoyées ne doivent pas entrer en contact avec des objets gras ou les mains nues.Ils doivent être immédiatement mis dans le processus suivant ou dans le séchoir.Ils ne doivent pas être exposés à l'air pendant une longue période.Les pièces en céramique doivent être nettoyées avec de l'acétone et des ultrasons, lavées à l'eau courante et enfin bouillies deux fois avec de l'eau déionisée pendant 15 minutes à chaque fois
Le revêtement en pâte est un processus important de métallisation de la céramique.Lors du revêtement, il est appliqué sur la surface céramique à métalliser à l'aide d'une brosse ou d'une machine à enduire en pâte.L'épaisseur du revêtement est généralement de 30 à 60 mm.La pâte est généralement préparée à partir de poudre de métal pur (parfois un oxyde de métal approprié est ajouté) avec une taille de particule d'environ 1 ~ 5 um et un adhésif organique.
Les pièces en céramique collées sont envoyées dans un four à hydrogène et frittées avec de l'hydrogène humide ou de l'ammoniac craqué à 1300 ~ 1500 ℃ pendant 30 ~ 60min.Pour les pièces en céramique recouvertes d'hydrures, elles doivent être chauffées à environ 900 ℃ pour décomposer les hydrures et réagir avec le métal pur ou le titane (ou le zirconium) restant sur la surface de la céramique pour obtenir un revêtement métallique sur la surface de la céramique.
Pour la couche métallisée Mo Mn, afin de la rendre humide avec la soudure, une couche de nickel de 1,4 ~ 5 um doit être galvanisée ou recouverte d'une couche de poudre de nickel.Si la température de brasage est inférieure à 1000 ℃, la couche de nickel doit être pré-frittée dans un four à hydrogène.La température et le temps de frittage sont de 1000 ℃ /15 ~ 20min.
Les céramiques traitées sont des pièces métalliques, qui doivent être assemblées en un tout avec des moules en acier inoxydable ou en graphite et en céramique.La soudure doit être installée au niveau des joints et la pièce doit être maintenue propre tout au long de l'opération et ne doit pas être touchée à mains nues.
Le brasage doit être effectué dans un four à argon, à hydrogène ou sous vide.La température de brasage dépend du métal d'apport de brasage.Afin d'éviter la fissuration des pièces en céramique, la vitesse de refroidissement ne doit pas être trop rapide.De plus, le brasage peut également appliquer une certaine pression (environ 0,49 ~ 0,98 MPa).
En plus de l'inspection de la qualité de la surface, les soudures brasées doivent également être soumises à un choc thermique et à une inspection des propriétés mécaniques.Les pièces d'étanchéité des appareils à vide doivent également être soumises à un test d'étanchéité conformément aux réglementations en vigueur.
(2) Brasage direct lors du brasage direct (méthode du métal actif), nettoyez d'abord la surface des soudures en céramique et en métal, puis assemblez-les.Afin d'éviter les fissures causées par différents coefficients de dilatation thermique des matériaux composants, la couche tampon (une ou plusieurs couches de tôles) peut être tournée entre les soudures.Le métal d'apport de brasage doit être serré entre deux soudures ou placé à l'endroit où l'espace est rempli de métal d'apport de brasage autant que possible, puis le brasage doit être effectué comme un brasage sous vide ordinaire.
Si la soudure Ag Cu Ti est utilisée pour le brasage direct, la méthode de brasage sous vide doit être adoptée.Lorsque le degré de vide dans le four atteint 2,7 × Commencez à chauffer à 10-3 pa, et la température peut augmenter rapidement à ce moment ;Lorsque la température est proche du point de fusion de la soudure, la température doit être augmentée lentement pour que la température de toutes les parties de la soudure tende à être la même ;Lorsque la soudure est fondue, la température doit être rapidement élevée à la température de brasage et le temps de maintien doit être de 3 à 5 minutes ;Pendant le refroidissement, il doit être refroidi lentement avant 700 ℃, et il peut être refroidi naturellement avec le four après 700 ℃.
Lorsque la soudure active Ti Cu est directement brasée, la forme de soudure peut être une feuille de Cu plus de la poudre de Ti ou des pièces de Cu plus une feuille de Ti, ou la surface en céramique peut être recouverte de poudre de Ti plus une feuille de Cu.Avant le brasage, toutes les pièces métalliques doivent être dégazées par le vide.La température de dégazage du cuivre sans oxygène doit être de 750 ~ 800 ℃, et Ti, Nb, Ta, etc. doivent être dégazés à 900 ℃ pendant 15 min.À ce stade, le degré de vide ne doit pas être inférieur à 6,7 × 10-3 Pa。 Pendant le brasage, assemblez les composants à souder dans le montage, chauffez-les dans le four à vide à 900 ~ 1120 ℃ et le temps de maintien est de 2 ~ 5min.Pendant tout le processus de brasage, le degré de vide ne doit pas être inférieur à 6,7 × 10-3 Pa。
Le processus de brasage de la méthode Ti Ni est similaire à celui de la méthode Ti Cu, et la température de brasage est de 900 ± 10 ℃.
(3) Méthode de brasage à l'oxyde La méthode de brasage à l'oxyde est une méthode pour réaliser une connexion fiable en utilisant la phase vitreuse formée par la fusion de la soudure à l'oxyde pour s'infiltrer dans la céramique et mouiller la surface métallique.Il peut relier la céramique à la céramique et la céramique aux métaux.Les métaux d'apport de brasage à l'oxyde sont principalement composés de Al2O3, Cao, Bao et MgO.En ajoutant B2O3, Y2O3 et ta2o3, des métaux d'apport de brasage avec différents points de fusion et coefficients de dilatation linéaire peuvent être obtenus.De plus, les métaux d'apport de brasage au fluorure avec CaF2 et NaF comme composants principaux peuvent également être utilisés pour connecter des céramiques et des métaux afin d'obtenir des joints à haute résistance et haute résistance à la chaleur.
Heure de publication : 13 juin 2022