सिरेमिक और धातुओं की टांकना

1. ब्रेज़ेबिलिटी

सिरेमिक और सिरेमिक, सिरेमिक और धातु के घटकों को टांकना मुश्किल है।अधिकांश मिलाप सिरेमिक सतह पर एक गेंद बनाता है, जिसमें बहुत कम या कोई गीलापन नहीं होता है।टांकना भराव धातु जो सिरेमिक को गीला कर सकती है, टांकने के दौरान संयुक्त इंटरफ़ेस पर विभिन्न प्रकार के भंगुर यौगिकों (जैसे कार्बाइड, सिलिसाइड और टर्नरी या बहुभिन्नरूपी यौगिक) बनाना आसान है।इन यौगिकों का अस्तित्व जोड़ के यांत्रिक गुणों को प्रभावित करता है।इसके अलावा, सिरेमिक, धातु और मिलाप के बीच थर्मल विस्तार गुणांक के बड़े अंतर के कारण, टांकने के तापमान को कमरे के तापमान तक ठंडा करने के बाद संयुक्त में अवशिष्ट तनाव होगा, जिससे संयुक्त दरार हो सकती है।

सामान्य मिलाप में सक्रिय धातु तत्वों को जोड़कर सिरेमिक सतह पर मिलाप की अस्थिरता में सुधार किया जा सकता है;कम तापमान और कम समय टांकना इंटरफ़ेस प्रतिक्रिया के प्रभाव को कम कर सकता है;एक उपयुक्त संयुक्त रूप को डिजाइन करके और मध्यवर्ती परत के रूप में एकल या बहु-परत धातु का उपयोग करके जोड़ के थर्मल तनाव को कम किया जा सकता है।

2. मिलाप

सिरेमिक और धातु आमतौर पर वैक्यूम फर्नेस या हाइड्रोजन और आर्गन फर्नेस में जुड़े होते हैं।सामान्य विशेषताओं के अलावा, वैक्यूम इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए टांकना भराव धातुओं में भी कुछ विशेष आवश्यकताएं होनी चाहिए।उदाहरण के लिए, मिलाप में ऐसे तत्व नहीं होने चाहिए जो उच्च वाष्प दबाव उत्पन्न करते हैं, ताकि उपकरणों के ढांकता हुआ रिसाव और कैथोड विषाक्तता का कारण न बनें।आमतौर पर यह निर्दिष्ट किया जाता है कि जब उपकरण काम कर रहा होता है, तो मिलाप का वाष्प दबाव 10-3pa से अधिक नहीं होना चाहिए, और इसमें निहित उच्च वाष्प दबाव अशुद्धियाँ 0.002% ~ 0.005% से अधिक नहीं होनी चाहिए;मिलाप का w (o) 0.001% से अधिक नहीं होना चाहिए, ताकि हाइड्रोजन में टांकने के दौरान उत्पन्न जल वाष्प से बचा जा सके, जिससे पिघले हुए सोल्डर धातु के छींटे पड़ सकते हैं;इसके अलावा, मिलाप साफ और सतह के आक्साइड से मुक्त होना चाहिए।

सिरेमिक धातुकरण के बाद टांकना, तांबा, आधार, चांदी तांबा, सोना तांबा और अन्य मिश्र धातु टांकना भराव धातुओं का उपयोग किया जा सकता है।

सिरेमिक और धातुओं के सीधे टांकने के लिए, सक्रिय तत्व Ti और Zr युक्त टांकना भराव धातुओं का चयन किया जाएगा।बाइनरी फिलर धातु मुख्य रूप से Ti Cu और Ti Ni हैं, जिनका उपयोग 1100 ℃ पर किया जा सकता है।टर्नरी सोल्डर में, Ag Cu Ti (W) (TI) सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला सोल्डर है, जिसका उपयोग विभिन्न सिरेमिक और धातुओं के सीधे टांकने के लिए किया जा सकता है।टर्नरी फिलर धातु का उपयोग पन्नी, पाउडर या एजी क्यूयूक्टेक्टिक फिलर धातु द्वारा टीआई पाउडर के साथ किया जा सकता है।B-ti49be2 टांकना भराव धातु में स्टेनलेस स्टील और कम वाष्प दबाव के समान संक्षारण प्रतिरोध है।इसे ऑक्सीकरण और रिसाव प्रतिरोध के साथ वैक्यूम सीलिंग जोड़ों में अधिमानतः चुना जा सकता है।Ti-v-cr मिलाप में, पिघलने का तापमान सबसे कम (1620 ℃) ​​होता है जब w (V) 30% होता है, और Cr का जोड़ प्रभावी रूप से पिघलने के तापमान की सीमा को कम कर सकता है।Cr के बिना B-ti47.5ta5 सोल्डर का उपयोग एल्यूमिना और मैग्नीशियम ऑक्साइड के सीधे टांकने के लिए किया गया है, और इसका जोड़ 1000 ℃ के परिवेश के तापमान पर काम कर सकता है।तालिका 14 सिरेमिक और धातु के बीच सीधे संबंध के लिए सक्रिय प्रवाह को दर्शाती है।

तालिका 14 सिरेमिक और धातु टांकना के लिए सक्रिय टांकना भराव धातु

2. टांकना प्रौद्योगिकी

पूर्व धातुकृत सिरेमिक को उच्च शुद्धता वाली अक्रिय गैस, हाइड्रोजन या वैक्यूम वातावरण में ब्रेज़ किया जा सकता है।वैक्यूम टांकना आमतौर पर बिना धातुकरण के सिरेमिक के सीधे टांकने के लिए उपयोग किया जाता है।

(1) सार्वभौमिक टांकना प्रक्रिया सिरेमिक और धातु की सार्वभौमिक टांकना प्रक्रिया को सात प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है: सतह की सफाई, पेस्ट कोटिंग, सिरेमिक सतह धातुकरण, निकल चढ़ाना, टांकना और पोस्ट वेल्ड निरीक्षण।

सतह की सफाई का उद्देश्य बेस मेटल की सतह पर तेल के दाग, पसीने के दाग और ऑक्साइड फिल्म को हटाना है।धातु के हिस्सों और मिलाप को पहले degreased किया जाएगा, फिर ऑक्साइड फिल्म को एसिड या क्षार धोने से हटा दिया जाएगा, बहते पानी से धोया जाएगा और सूख जाएगा।उच्च आवश्यकताओं वाले भागों को भागों की सतह को शुद्ध करने के लिए उचित तापमान और समय पर वैक्यूम फर्नेस या हाइड्रोजन फर्नेस (आयन बमबारी विधि का भी इस्तेमाल किया जा सकता है) में गर्मी का इलाज किया जाना चाहिए।साफ किए गए हिस्सों को चिकना वस्तुओं या नंगे हाथों से संपर्क नहीं करना चाहिए।उन्हें तुरंत अगली प्रक्रिया में या ड्रायर में डाल दिया जाएगा।उन्हें लंबे समय तक हवा में उजागर नहीं किया जाना चाहिए।सिरेमिक भागों को एसीटोन और अल्ट्रासोनिक से साफ किया जाएगा, बहते पानी से धोया जाएगा, और अंत में हर बार 15 मिनट के लिए विआयनीकृत पानी से दो बार उबाला जाएगा।

पेस्ट कोटिंग सिरेमिक धातुकरण की एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है।कोटिंग के दौरान, इसे ब्रश या पेस्ट कोटिंग मशीन के साथ धातुकृत करने के लिए सिरेमिक सतह पर लगाया जाता है।कोटिंग की मोटाई आम तौर पर 30 ~ 60 मिमी है।पेस्ट आम तौर पर लगभग 1 ~ 5um के कण आकार और कार्बनिक चिपकने के साथ शुद्ध धातु पाउडर (कभी-कभी उपयुक्त धातु ऑक्साइड जोड़ा जाता है) से तैयार किया जाता है।

चिपकाए गए सिरेमिक भागों को हाइड्रोजन भट्टी में भेजा जाता है और 30 ~ 60 मिनट के लिए 1300 ~ 1500 ℃ पर गीला हाइड्रोजन या फटा हुआ अमोनिया के साथ पाप किया जाता है।हाइड्राइड के साथ लेपित सिरेमिक भागों के लिए, उन्हें हाइड्राइड्स को विघटित करने के लिए लगभग 900 ℃ तक गरम किया जाएगा और सिरेमिक सतह पर धातु कोटिंग प्राप्त करने के लिए सिरेमिक सतह पर शेष शुद्ध धातु या टाइटेनियम (या ज़िरकोनियम) के साथ प्रतिक्रिया होगी।

Mo Mn धातुयुक्त परत के लिए, इसे मिलाप से गीला करने के लिए, 1.4 ~ 5um की एक निकल परत को इलेक्ट्रोप्लेटेड या निकल पाउडर की एक परत के साथ लेपित किया जाना चाहिए।यदि टांकना तापमान 1000 ℃ से कम है, तो निकल परत को हाइड्रोजन भट्टी में पूर्व-पाप करने की आवश्यकता होती है।सिंटरिंग तापमान और समय 1000 ℃ / 15 ~ 20 मिनट है।

उपचारित सिरेमिक धातु के हिस्से होते हैं, जिन्हें स्टेनलेस स्टील या ग्रेफाइट और सिरेमिक मोल्ड्स के साथ पूरी तरह से इकट्ठा किया जाएगा।जोड़ों पर सोल्डर लगाया जाएगा, और वर्कपीस को पूरे ऑपरेशन के दौरान साफ ​​रखा जाएगा, और नंगे हाथों से छुआ नहीं जाएगा।

टांकना एक आर्गन, हाइड्रोजन या वैक्यूम भट्टी में किया जाएगा।टांकना तापमान टांकना भराव धातु पर निर्भर करता है।सिरेमिक भागों को टूटने से बचाने के लिए, शीतलन दर बहुत तेज नहीं होनी चाहिए।इसके अलावा, टांकना एक निश्चित दबाव (लगभग 0.49 ~ 0.98mpa) भी लागू कर सकता है।

सतह की गुणवत्ता निरीक्षण के अलावा, ब्रेज़्ड वेल्ड भी थर्मल शॉक और यांत्रिक संपत्ति निरीक्षण के अधीन होंगे।वैक्यूम उपकरणों के लिए सीलिंग भागों को भी प्रासंगिक नियमों के अनुसार रिसाव परीक्षण के अधीन होना चाहिए।

(2) प्रत्यक्ष टांकना जब सीधे (सक्रिय धातु विधि) टांकना, पहले सिरेमिक और धातु के वेल्ड की सतह को साफ करें, और फिर उन्हें इकट्ठा करें।घटक सामग्री के विभिन्न थर्मल विस्तार गुणांक के कारण होने वाली दरारों से बचने के लिए, बफर परत (धातु शीट की एक या अधिक परतें) को वेल्ड के बीच घुमाया जा सकता है।टांकना भराव धातु को दो वेल्डों के बीच जकड़ा जाना चाहिए या उस स्थान पर रखा जाना चाहिए जहां तक ​​​​संभव हो, जहां तक ​​​​संभव हो ब्रेजिंग फिलर धातु से भरा हुआ हो, और फिर सामान्य वैक्यूम ब्रेजिंग की तरह टांकना किया जाएगा।

यदि Ag Cu Ti सोल्डर का उपयोग सीधे टांकने के लिए किया जाता है, तो वैक्यूम ब्रेजिंग विधि अपनाई जाएगी।जब भट्ठी में वैक्यूम डिग्री 2.7 × 10-3pa पर गर्म करना शुरू करें, और इस समय तापमान तेजी से बढ़ सकता है;जब तापमान मिलाप के गलनांक के करीब होता है, तो तापमान को धीरे-धीरे बढ़ाया जाना चाहिए ताकि वेल्ड के सभी हिस्सों का तापमान समान हो;जब मिलाप पिघल जाता है, तो तापमान तेजी से टांकने के तापमान तक बढ़ जाएगा, और होल्डिंग समय 3 ~ 5min होगा;ठंडा करने के दौरान, इसे 700 ℃ से पहले धीरे-धीरे ठंडा किया जाना चाहिए, और इसे स्वाभाविक रूप से 700 ℃ के बाद भट्ठी से ठंडा किया जा सकता है।

जब Ti Cu सक्रिय सोल्डर को सीधे ब्रेज़ किया जाता है, तो सोल्डर का रूप Cu फ़ॉइल प्लस Ti पाउडर या Cu पार्ट्स प्लस Ti फ़ॉइल हो सकता है, या सिरेमिक सतह को Ti पाउडर प्लस Cu फ़ॉइल के साथ लेपित किया जा सकता है।टांकने से पहले, सभी धातु भागों को वैक्यूम द्वारा नष्ट कर दिया जाएगा।ऑक्सीजन मुक्त तांबे का degassing तापमान 750 ~ 800 ℃ होगा, और Ti, Nb, Ta, आदि 900 ℃ पर 15 मिनट के लिए degassed किया जाएगा।इस समय, वैक्यूम डिग्री 6.7 × 10-3Pa。 से कम नहीं होनी चाहिए, ब्रेज़िंग के दौरान, घटकों को स्थिरता में वेल्डेड करने के लिए इकट्ठा करें, उन्हें वैक्यूम भट्ठी में 900 ~ 1120 ℃ तक गर्म करें, और होल्डिंग समय 2 ~ है 5 मिनट।पूरी टांकना प्रक्रिया के दौरान, वैक्यूम डिग्री 6.7 × 10-3Pa。 से कम नहीं होनी चाहिए।

Ti Ni विधि की टांकना प्रक्रिया Ti Cu विधि के समान है, और टांकना तापमान 900 ± 10 ℃ है।

(3) ऑक्साइड टांकना विधि ऑक्साइड टांकना विधि सिरेमिक में घुसपैठ करने और धातु की सतह को गीला करने के लिए ऑक्साइड सोल्डर के पिघलने से बने ग्लास चरण का उपयोग करके विश्वसनीय कनेक्शन का एहसास करने की एक विधि है।यह सिरेमिक को सिरेमिक से और सिरेमिक को धातुओं से जोड़ सकता है।ऑक्साइड टांकना भराव धातु मुख्य रूप से Al2O3, Cao, Bao और MgO से बनी होती है।B2O3, Y2O3 और ta2o3 को जोड़कर, विभिन्न गलनांक और रैखिक विस्तार गुणांक के साथ भराव धातुओं को टांकना प्राप्त किया जा सकता है।इसके अलावा, मुख्य घटकों के रूप में CaF2 और NaF के साथ फ्लोराइड टांकना भराव धातुओं का उपयोग उच्च शक्ति और उच्च गर्मी प्रतिरोध के साथ जोड़ों को प्राप्त करने के लिए सिरेमिक और धातुओं को जोड़ने के लिए भी किया जा सकता है।