კერამიკისა და ლითონების შედუღება

1. შედუღების უნარი

კერამიკული და კერამიკული, კერამიკული და ლითონის კომპონენტების შედუღება რთულია. შედუღების უმეტესი ნაწილი კერამიკულ ზედაპირზე ბურთულას ქმნის, რომელიც მცირედ ან საერთოდ არ სველდება. შედუღების შემავსებელი ლითონი, რომელსაც შეუძლია კერამიკის დასველება, ადვილად წარმოქმნის სხვადასხვა მყიფე ნაერთებს (როგორიცაა კარბიდები, სილიციდები და სამმაგი ან მრავალვარიანტული ნაერთები) შედუღების დროს შეერთების საზღვარზე. ამ ნაერთების არსებობა გავლენას ახდენს შეერთების მექანიკურ თვისებებზე. გარდა ამისა, კერამიკას, ლითონსა და შედუღების მასალებს შორის თერმული გაფართოების კოეფიციენტების დიდი სხვაობის გამო, შედუღების ტემპერატურის ოთახის ტემპერატურამდე გაგრილების შემდეგ შეერთებაში ნარჩენი დაძაბულობა იქნება, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს შეერთების ბზარები.

კერამიკულ ზედაპირზე შედუღების უნარის გაუმჯობესება შესაძლებელია ჩვეულებრივ შედუღებაზე აქტიური ლითონის ელემენტების დამატებით; დაბალმა ტემპერატურამ და ხანმოკლე შედუღებამ შეიძლება შეამციროს ინტერფეისის რეაქციის ეფექტი; შეერთების თერმული სტრესის შემცირება შესაძლებელია შესაბამისი შეერთების ფორმის შექმნით და ერთშრიანი ან მრავალშრიანი ლითონის შუალედურ ფენად გამოყენებით.

2. შედუღება

კერამიკა და ლითონი, როგორც წესი, ვაკუუმურ ღუმელში ან წყალბადისა და არგონის ღუმელში ერთდება. ზოგადი მახასიათებლების გარდა, ვაკუუმური ელექტრონული მოწყობილობებისთვის შედუღების შემავსებელ ლითონებს ასევე უნდა ჰქონდეთ გარკვეული განსაკუთრებული მოთხოვნები. მაგალითად, შედუღების მასალა არ უნდა შეიცავდეს ელემენტებს, რომლებიც წარმოქმნიან მაღალ ორთქლის წნევას, რათა არ გამოიწვიოს დიელექტრიკული გაჟონვა და მოწყობილობების კათოდური მოწამვლა. ზოგადად მითითებულია, რომ მოწყობილობის მუშაობისას, შედუღების მასალის ორთქლის წნევა არ უნდა აღემატებოდეს 10-3pa-ს, ხოლო მასში შემავალი მაღალი ორთქლის წნევის მინარევები არ უნდა აღემატებოდეს 0.002% ~ 0.005%-ს; შედუღების მასალის w(o) შემცველობა არ უნდა აღემატებოდეს 0.001%-ს, რათა თავიდან იქნას აცილებული წყალბადში შედუღების დროს წარმოქმნილი წყლის ორთქლი, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს გამდნარი შედუღების ლითონის შხეფები; გარდა ამისა, შედუღების მასალა უნდა იყოს სუფთა და ზედაპირული ოქსიდებისგან თავისუფალი.

კერამიკული მეტალიზაციის შემდეგ შედუღებისას შეიძლება გამოყენებულ იქნას სპილენძი, ფუძე, ვერცხლის სპილენძი, ოქროს სპილენძი და სხვა შენადნობის შედუღების შემავსებელი ლითონები.

კერამიკისა და ლითონების პირდაპირი შედუღებისთვის უნდა შეირჩეს Ti და Zr აქტიური ელემენტების შემცველი შედუღების შემავსებელი ლითონები. ბინარული შემავსებელი ლითონები ძირითადად Ti, Cu და Ti, Ni-ია, რომელთა გამოყენება შესაძლებელია 1100 ℃-ზე. სამმაგი შედუღებიდან ყველაზე ხშირად გამოყენებული შედუღებული მასალაა Ag, Cu, Ti (W) (TI), რომლის გამოყენებაც შესაძლებელია სხვადასხვა კერამიკისა და ლითონების პირდაპირი შედუღებისთვის. სამმაგი შემავსებელი ლითონის გამოყენება შესაძლებელია ფოლგის, ფხვნილის ან Ag, Cu, ევტექტიკური შემავსებელი ლითონისგან Ti ფხვნილით. B-ti49be2 შედუღების შემავსებელ ლითონს აქვს უჟანგავი ფოლადის მსგავსი კოროზიისადმი მდგრადობა და დაბალი ორთქლის წნევა. მისი უპირატესად შერჩევა შესაძლებელია ვაკუუმური დალუქვის შეერთებებში დაჟანგვისა და გაჟონვისადმი მდგრადობით. ti-v-cr შედუღებაში დნობის ტემპერატურა ყველაზე დაბალია (1620 ℃), როდესაც w (V) 30% არის და Cr-ის დამატებამ შეიძლება ეფექტურად შეამციროს დნობის ტემპერატურის დიაპაზონი. ალუმინის ოქსიდისა და მაგნიუმის ოქსიდის პირდაპირი შედუღებისთვის გამოიყენება ქრომის გარეშე B-ti47.5ta5 შედუღება, რომლის შეერთებაც შესაძლებელია 1000 ℃ გარემოს ტემპერატურაზე. ცხრილი 14 გვიჩვენებს აქტიურ ნაკადს კერამიკასა და ლითონს შორის პირდაპირი შეერთებისთვის.

ცხრილი 14 აქტიური შედუღების შემავსებელი ლითონები კერამიკული და ლითონის შედუღებისთვის

2. შედუღების ტექნოლოგია

წინასწარ მეტალიზებული კერამიკის დამზადება შესაძლებელია მაღალი სისუფთავის ინერტულ აირში, წყალბადში ან ვაკუუმურ გარემოში. ვაკუუმური შედუღება ზოგადად გამოიყენება კერამიკის პირდაპირი შედუღებისთვის მეტალიზაციის გარეშე.

(1) უნივერსალური შედუღების პროცესი კერამიკისა და ლითონის უნივერსალური შედუღების პროცესი შეიძლება დაიყოს შვიდ პროცესად: ზედაპირის გაწმენდა, პასტის დაფარვა, კერამიკული ზედაპირის მეტალიზაცია, ნიკელის მოპირკეთება, შედუღება და შედუღების შემდგომი შემოწმება.

ზედაპირის გაწმენდის მიზანია არაძვირფასი ლითონის ზედაპირზე ზეთის ლაქების, ოფლის ლაქების და ოქსიდის ფენის მოცილება. ლითონის ნაწილები და შედუღება ჯერ უნდა გაიწმინდოს ცხიმიდან, შემდეგ ოქსიდის ფენა უნდა მოიხსნას მჟავათი ან ტუტეთი გარეცხვით, გაირეცხოს გამდინარე წყლით და გაშრეს. მაღალი მოთხოვნების მქონე ნაწილები უნდა გაიარონ თერმული დამუშავება ვაკუუმურ ღუმელში ან წყალბადის ღუმელში (ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას იონური დაბომბვის მეთოდი) შესაბამის ტემპერატურასა და დროს ნაწილების ზედაპირის გასაწმენდად. გაწმენდილი ნაწილები არ უნდა შეეხოს ცხიმიან საგნებს ან შიშველ ხელებს. ისინი დაუყოვნებლივ უნდა მოთავსდეს შემდეგ დამუშავებაში ან საშრობში. ისინი არ უნდა იყოს ჰაერზე დიდი ხნის განმავლობაში. კერამიკული ნაწილები უნდა გაიწმინდოს აცეტონით და ულტრაბგერით, გაირეცხოს გამდინარე წყლით და ბოლოს ორჯერ ადუღდეს დეიონიზებულ წყალში 15 წუთის განმავლობაში ყოველ ჯერზე.

პასტით დაფარვა კერამიკის მეტალიზაციის მნიშვნელოვანი პროცესია. საფარის დაფარვის დროს, იგი ფუნჯით ან პასტის დასაფარი მანქანით დაიტანება მეტალიზაციისთვის განკუთვნილ კერამიკულ ზედაპირზე. საფარის სისქე, როგორც წესი, 30-60 მმ-ია. პასტა, როგორც წესი, მზადდება სუფთა ლითონის ფხვნილისგან (ზოგჯერ ემატება შესაბამისი ლითონის ოქსიდი), რომლის ნაწილაკების ზომა დაახლოებით 1-5 მკმ-ია და ორგანული წებოვანი ნივთიერება.

წებოვანი კერამიკული ნაწილები იგზავნება წყალბადის ღუმელში და სინთეზირდება სველი წყალბადით ან დაქუცმაცებული ამიაკით 1300 ~ 1500 ℃ ტემპერატურაზე 30 ~ 60 წუთის განმავლობაში. ჰიდრიდებით დაფარული კერამიკული ნაწილები უნდა გაცხელდეს დაახლოებით 900 ℃-მდე, რათა დაიშალოს ჰიდრიდები და რეაქცია შევიდეს კერამიკულ ზედაპირზე დარჩენილ სუფთა ლითონთან ან ტიტანთან (ან ცირკონიუმთან) კერამიკულ ზედაპირზე ლითონის საფარის მისაღებად.

Mo-Mn მეტალიზებული ფენისთვის, შედუღებით დასასველებლად, 1.4 ~ 5 μm ნიკელის ფენა უნდა დაიფაროს ელექტროლიტური მოპირკეთებით ან ნიკელის ფხვნილის ფენით. თუ შედუღების ტემპერატურა 1000 ℃-ზე დაბალია, ნიკელის ფენა წინასწარ უნდა შედუღდეს წყალბადის ღუმელში. შედუღების ტემპერატურა და დროა 1000 ℃ / 15 ~ 20 წუთი.

დამუშავებული კერამიკა წარმოადგენს ლითონის ნაწილებს, რომლებიც უნდა აწყობილი იყოს ერთ მთლიანობად უჟანგავი ფოლადის ან გრაფიტისა და კერამიკული ყალიბების გამოყენებით. შეერთებებზე უნდა დამონტაჟდეს შედუღება, ხოლო სამუშაო ნაწილი მთელი ოპერაციის განმავლობაში სუფთა უნდა იყოს და არ უნდა შეეხოს მას შიშველი ხელებით.

შედუღება უნდა განხორციელდეს არგონის, წყალბადის ან ვაკუუმის ღუმელში. შედუღების ტემპერატურა დამოკიდებულია შედუღების შემავსებელ ლითონზე. კერამიკული ნაწილების ბზარების წარმოქმნის თავიდან ასაცილებლად, გაგრილების სიჩქარე არ უნდა იყოს ძალიან სწრაფი. გარდა ამისა, შედუღებისას ასევე შესაძლებელია გარკვეული წნევის გამოყენება (დაახლოებით 0.49 ~ 0.98 მპა).

ზედაპირის ხარისხის შემოწმების გარდა, შედუღებული ნაწილები ასევე უნდა დაექვემდებაროს თერმული დარტყმისა და მექანიკური თვისებების შემოწმებას. ვაკუუმური მოწყობილობების დალუქვის ნაწილები ასევე უნდა დაექვემდებაროს გაჟონვის ტესტირებას შესაბამისი რეგულაციების შესაბამისად.

(2) პირდაპირი შედუღებისას (აქტიური ლითონის მეთოდი), ჯერ კერამიკული და ლითონის შედუღებული ნაწილების ზედაპირი უნდა გაიწმინდოს და შემდეგ აწყობილი იყოს. შემადგენელი მასალების სხვადასხვა თერმული გაფართოების კოეფიციენტებით გამოწვეული ბზარების თავიდან ასაცილებლად, ბუფერული ფენა (ლითონის ფურცლების ერთი ან მეტი ფენა) შეიძლება შედუღებულ ნაწილებს შორის ბრუნავდეს. შედუღების შემავსებელი ლითონი უნდა იყოს დამაგრებული ორ შედუღებულ ნაწილს შორის ან მოთავსდეს ისეთ ადგილას, სადაც ნაპრალი მაქსიმალურად უნდა შეივსოს შედუღების შემავსებელი ლითონით, შემდეგ კი შედუღება უნდა განხორციელდეს ჩვეულებრივი ვაკუუმური შედუღების მსგავსად.

თუ პირდაპირი შედუღებისთვის გამოიყენება Ag Cu Ti შენადნობი, უნდა იქნას გამოყენებული ვაკუუმური შედუღების მეთოდი. როდესაც ღუმელში ვაკუუმის ხარისხი მიაღწევს 2.7 ×-ს, დაიწყეთ გაცხელება 10-3pa-ზე, როდესაც ტემპერატურა ამ დროს შეიძლება სწრაფად გაიზარდოს; როდესაც ტემპერატურა მიუახლოვდება შედუღების დნობის წერტილს, ტემპერატურა ნელა უნდა აიწიოს, რათა შედუღებული ნივთიერების ყველა ნაწილის ტემპერატურა ერთნაირი იყოს; როდესაც შედუღება დნება, ტემპერატურა სწრაფად უნდა აიწიოს შედუღების ტემპერატურამდე და შენარჩუნების დრო უნდა იყოს 3-5 წუთი; გაგრილების დროს, ის ნელა უნდა გაცივდეს 700 ℃-მდე და მისი ბუნებრივად გაგრილება შესაძლებელია ღუმელით 700 ℃-ის შემდეგ.

როდესაც Ti-Cu აქტიური შენადნობი პირდაპირ იწვება, შენადნობის ფორმა შეიძლება იყოს Cu ფოლგა და Ti ფხვნილი ან Cu ნაწილები და Ti ფოლგა, ან კერამიკული ზედაპირი შეიძლება დაფარული იყოს Ti ფხვნილით და Cu ფოლგით. იწვებამდე, ყველა ლითონის ნაწილი უნდა იყოს დეგაზირებული ვაკუუმით. უჟანგბადო სპილენძის დეგაზაციის ტემპერატურა უნდა იყოს 750 ~ 800 ℃, ხოლო Ti, Nb, Ta და ა.შ. უნდა იყოს დეგაზირებული 900 ℃-ზე 15 წუთის განმავლობაში. ამ დროს, ვაკუუმის ხარისხი არ უნდა იყოს 6.7 × 10-3Pa-ზე ნაკლები. იწვების დროს, აკრიფეთ შესადუღებელი კომპონენტები შესაკრავში, გააცხელეთ ისინი ვაკუუმურ ღუმელში 900 ~ 1120 ℃-მდე და დაყოვნების დროა 2-5 წუთი. იწვების მთელი პროცესის განმავლობაში, ვაკუუმის ხარისხი არ უნდა იყოს 6.7 × 10-3Pa-ზე ნაკლები.

Ti Ni მეთოდის შედუღების პროცესი მსგავსია Ti Cu მეთოდის და შედუღების ტემპერატურაა 900 ± 10 ℃.

(3) ოქსიდური შედუღების მეთოდი ოქსიდური შედუღების მეთოდი არის მეთოდი, რომელიც გამოიყენება საიმედო შეერთების მისაღწევად ოქსიდური შედუღების დნობის შედეგად წარმოქმნილი მინის ფაზის გამოყენებით, რომელიც შეღწევადია კერამიკაში და ატენიანებს ლითონის ზედაპირს. მას შეუძლია კერამიკის კერამიკასთან და კერამიკის ლითონებთან დაკავშირება. ოქსიდური შედუღების შემავსებელი ლითონები ძირითადად შედგება Al2O3-ის, Cao-ს, Bao-ს და MgO-სგან. B2O3-ის, Y2O3-ის და ta2o3-ის დამატებით, შესაძლებელია სხვადასხვა დნობის წერტილისა და წრფივი გაფართოების კოეფიციენტების მქონე შედუღების შემავსებელი ლითონების მიღება. გარდა ამისა, ფტორიდული შედუღების შემავსებელი ლითონები, რომელთა ძირითადი კომპონენტებია CaF2 და NaF, ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას კერამიკისა და ლითონების შესაერთებლად, მაღალი სიმტკიცისა და მაღალი თბოგამძლეობის მქონე შეერთებების მისაღებად.