1. Кайра бышыруучулук
Керамиканы жана керамикалык, керамикалык жана металл компоненттерин ширетүү кыйын. Ширетүүнүн көпчүлүк бөлүгү керамикалык бетте тоголок формада болот, дээрлик нымдалбайт же такыр нымдалбайт. Керамиканы нымдай турган ширетүүчү толтургуч металл ширетүү учурунда муундун интерфейсинде ар кандай морт кошулмаларды (мисалы, карбиддерди, силициддерди жана үч же көп өзгөрмөлүү кошулмаларды) оңой эле пайда кылат. Бул кошулмалардын болушу муундун механикалык касиеттерине таасир этет. Мындан тышкары, керамика, металл жана ширетүүнүн ортосундагы жылуулук кеңейүү коэффициенттеринин чоң айырмачылыгынан улам, ширетүү температурасы бөлмө температурасына чейин муздагандан кийин муундун ичинде калдык чыңалуу болот, бул муундун жарылышына алып келиши мүмкүн.
Керамикалык беттеги ширетүүнүн нымдалышын кадимки ширетүүгө активдүү металл элементтерин кошуу менен жакшыртууга болот; Төмөн температура жана кыска убакытта ширетүү интерфейс реакциясынын таасирин азайтышы мүмкүн; Муундун жылуулук чыңалуусун ылайыктуу муундун формасын иштеп чыгуу жана ортоңку катмар катары бир же көп катмарлуу металлды колдонуу менен азайтууга болот.
2. Ширетүүчү
Керамика жана металл, адатта, вакуумдук меште же суутек жана аргон мешинде бириктирилет. Жалпы мүнөздөмөлөрдөн тышкары, вакуумдук электрондук түзүлүштөр үчүн ширетүүчү толтургуч металлдар дагы бир катар атайын талаптарга ээ болушу керек. Мисалы, ширетүүчүдө диэлектриктик агып кетүү жана түзүлүштөрдүн катод менен ууланышына алып келбеш үчүн жогорку буу басымын пайда кылуучу элементтер болбошу керек. Түзмөк иштеп жатканда, ширетүүчүнүн буу басымы 10-3pa ашпашы керек, ал эми жогорку буу басымындагы кошулмалар 0,002% ~ 0,005% ашпашы керек деп жалпысынан белгиленген; суутек менен ширетүүчүдө пайда болгон суу буусунун эриген ширетүүчү металлдын чачырашына алып келиши мүмкүн болгон алдын алуу үчүн ширетүүчүнүн w (o) салмагы 0,001% ашпашы керек; Мындан тышкары, ширетүүчү таза жана беттик кычкылдардан таза болушу керек.
Керамикалык металлдаштыргандан кийин ширетүүдө жез, негиз, күмүш жез, алтын жез жана башка эритме менен ширетүүчү толтургуч металлдар колдонулушу мүмкүн.
Керамиканы жана металлдарды түз ширетүү үчүн активдүү элементтери Ti жана Zr бар ширетүү толтургуч металлдар тандалышы керек. Экилик толтургуч металлдар негизинен Ti Cu жана Ti Ni болуп саналат, аларды 1100 ℃ температурада колдонсо болот. Үчтүк ширетүүчүлөрдүн арасында Ag Cu Ti (W) (TI) эң көп колдонулган ширетүүчү болуп саналат, аны ар кандай керамиканы жана металлдарды түз ширетүү үчүн колдонсо болот. Үчтүк толтургуч металлды фольга, порошок же Ti порошогу бар Ag Cu эвтектикалык толтургуч металл катары колдонсо болот. B-ti49be2 ширетүү толтургуч металлы дат баспас болотко окшош коррозияга туруктуулукка жана буу басымынын төмөндүгүнө ээ. Аны кычкылданууга жана агып кетүүгө туруктуу вакуумдук пломбалоочу муундарда артыкчылыктуу түрдө тандаса болот. Ti-v-cr ширетүүчүсүндө, w (V) 30% болгондо эрүү температурасы эң төмөнкү (1620 ℃) болот жана Cr кошуу эрүү температурасынын диапазонун натыйжалуу түрдө азайта алат. Cr кошулбаган B-ti47.5ta5 ширетүүчүсү алюминий кычкылын жана магний кычкылын түз ширетүү үчүн колдонулган жана анын мууну 1000 ℃ айлана-чөйрөнүн температурасында иштей алат. 14-таблицада керамика менен металлдын ортосундагы түз туташтыруу үчүн активдүү агым көрсөтүлгөн.
14-таблица. Керамикалык жана металл ширетүү үчүн активдүү ширетүүчү толтургуч металлдар.
2. Ширетүү технологиясы
Алдын ала металлдаштырылган керамиканы жогорку тазалыктагы инерттүү газда, суутекте же вакуумдук чөйрөдө ширетүүгө болот. Вакуумдук ширетүү көбүнчө металлдаштырбастан керамиканы түз ширетүү үчүн колдонулат.
(1) Универсалдуу ширетүү процесси Керамиканы жана металлды универсалдуу ширетүү процессин жети процесске бөлүүгө болот: бетти тазалоо, паста менен каптоо, керамикалык бетти металлдаштыруу, никель менен каптоо, ширетүү жана ширетүүдөн кийинки текшерүү.
Бетти тазалоонун максаты - негизги металлдын бетиндеги май тактарын, тер тактарын жана кычкыл пленкасын кетирүү. Алгач металл тетиктери жана ширетүүчү материал майсыздандырылып, андан кийин кычкыл пленкасы кислота же щелоч менен жууп, агын суу менен жууп, кургатылышы керек. Жогорку талаптарга жооп берген тетиктер тетиктердин бетин тазалоо үчүн вакуумдук меште же суутек мешинде (иондук бомбалоо ыкмасын да колдонсо болот) тиешелүү температурада жана убакытта жылуулук менен иштетилиши керек. Тазаланган тетиктер майлуу нерселерге же жылаңач колго тийбеши керек. Алар дароо кийинки процесске же кургаткычка салынышы керек. Аларды абага көпкө чыгарбоо керек. Керамикалык тетиктер ацетон жана ультраүн менен тазаланышы керек, агын суу менен жууп, акырында эки жолу деиондоштурулган суу менен 15 мүнөт кайнатылышы керек.
Паста менен каптоо керамикалык металлдаштыруунун маанилүү процесси болуп саналат. Каптоо учурунда ал металлдаштыруу үчүн керамикалык бетке щетка же паста менен каптоочу машина менен сүйкөлөт. Каптоонун калыңдыгы, адатта, 30 ~ 60 мм. Паста, адатта, бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү болжол менен 1 ~ 5 мкм жана органикалык желим менен таза металл порошогунан (кээде тиешелүү металл кычкылы кошулат) даярдалат.
Чапталган керамикалык бөлүктөр суутек мешине жөнөтүлүп, нымдуу суутек же жарылган аммиак менен 1300 ~ 1500 ℃ температурада 30 ~ 60 мүнөт бышыруу үчүн эритилет. Гидриддер менен капталган керамикалык бөлүктөр гидриддерди ажыратуу жана керамикалык бетте калган таза металл же титан (же цирконий) менен реакцияга кирүү үчүн болжол менен 900 ℃ чейин ысытылат.
MoMn металлдаштырылган катмары үчүн, аны ширетүүчү менен нымдоо үчүн, 1,4 ~ 5 мкм никель катмары электрод менен капталышы же никель порошогу катмары менен капталышы керек. Эгерде ширетүү температурасы 1000 ℃ төмөн болсо, никель катмарын суутек мешинде алдын ала бышыруу керек. Бышыруу температурасы жана убактысы 1000 ℃ /15 ~ 20 мүнөт.
Иштетилген керамика металл бөлүктөрү болуп саналат, алар дат баспас болоттон же графиттен жана керамикалык калыптардан бүтүн болуп чогултулушу керек. Муундарга ширетүүчү материал орнотулуп, даяр материал операция учурунда таза кармалышы керек жана жылаңач кол менен кармалбашы керек.
Ширетүү аргон, суутек же вакуумдук меште жүргүзүлөт. Ширетүүнүн температурасы ширетүүнүн толтуруучу металлына жараша болот. Керамикалык бөлүктөрүнүн жарылып кетишине жол бербөө үчүн, муздатуу ылдамдыгы өтө тез болбошу керек. Мындан тышкары, ширетүүдө белгилүү бир басым (болжол менен 0,49 ~ 0,98 мПа) колдонулушу мүмкүн.
Беттин сапатын текшерүүдөн тышкары, ширетилген ширетүүчү жерлер термикалык шок жана механикалык касиеттерди текшерүүдөн өтүшү керек. Вакуумдук түзүлүштөрдүн пломбалоочу бөлүктөрүн тиешелүү эрежелерге ылайык агып кетүү сыноосунан өткөрүү керек.
(2) Түз ширетүү учурунда (активдүү металл ыкмасы), алгач керамикалык жана металл ширетүүчү жерлердин бетин тазалап, андан кийин чогултуңуз. Компоненттик материалдардын ар кандай жылуулук кеңейүү коэффициенттеринен улам пайда болгон жаракаларды болтурбоо үчүн, буфердик катмарды (бир же бир нече катмар металл барактары) ширетүүчү жерлердин ортосунда айландырууга болот. Ширетүү толтургуч металл эки ширетүүчү жердин ортосуна кысылышы керек же боштук мүмкүн болушунча ширетүү толтургуч металлы менен толтурулган жерге коюлушу керек, андан кийин ширетүү кадимки вакуумдук ширетүү сыяктуу жүргүзүлүшү керек.
Эгерде Ag Cu Ti ширетүүсү түз ширетүү үчүн колдонулса, вакуумдук ширетүү ыкмасы колдонулушу керек. Мештеги вакуумдук даража 2,7 × жеткенде, 10-3pa температурада ысытууну баштаңыз, ошондо температура тез көтөрүлүшү мүмкүн; Температура ширетүүнүн эрүү температурасына жакын болгондо, ширетүүнүн бардык бөлүктөрүнүн температурасы бирдей болушу үчүн температураны жай көтөрүү керек; Ширетүүчү эригенде, температураны тез ширетүү температурасына чейин көтөрүү керек жана кармоо убактысы 3 ~ 5 мүнөт болушу керек; Муздатуу учурунда аны 700 ℃ чейин жай муздатуу керек, ал эми 700 ℃ кийин меш менен табигый жол менен муздатууга болот.
Ti Cu активдүү ширетүүсү түз ширетилгенде, ширетүүнүн формасы Cu фольгасы жана Ti порошогу же Cu бөлүктөрү жана Ti фольгасы болушу мүмкүн, же керамикалык бети Ti порошогу жана Cu фольгасы менен капталышы мүмкүн. Ширетүүдөн мурун, бардык металл бөлүктөрү вакуум менен газсыздандырылышы керек. Кычкылтексиз жездин газсыздандыруучу температурасы 750 ~ 800 ℃ болушу керек, ал эми Ti, Nb, Ta ж.б. 900 ℃ температурада 15 мүнөт газсыздандырылышы керек. Бул учурда вакуумдук даража 6,7 × 10-3Pa кем болбошу керек. Ширетүү учурунда, ширетилүүчү компоненттерди арматурага чогултуп, вакуумдук меште 900 ~ 1120 ℃ чейин ысытыңыз, кармоо убактысы 2 ~ 5 мүнөт. Ширетүүнүн бүтүндөй процессинде вакуумдук даража 6,7 × 10-3Pa кем болбошу керек.
Ti Ni ыкмасынын эритме жараяны Ti Cu ыкмасына окшош жана эритүү температурасы 900 ± 10 ℃.
(3) Оксиддик ширетүү ыкмасы Оксиддик ширетүү ыкмасы - бул кычкыл ширетүүнүн эришинен пайда болгон айнек фазасын колдонуп, керамикага сиңип, металлдын бетин нымдоо менен ишенимдүү байланышты түзүү ыкмасы. Ал керамиканы керамика менен, ал эми керамиканы металлдар менен байланыштыра алат. Оксиддик ширетүү толтургуч металлдары негизинен Al2O3, Cao, Bao жана MgOдон турат. B2O3, Y2O3 жана ta2o3 кошуу менен ар кандай эрүү чекиттери жана сызыктуу кеңейүү коэффициенттери бар толтургуч металлдарды алууга болот. Мындан тышкары, негизги компоненттер катары CaF2 жана NaF колдонулган фторлуу ширетүү толтургуч металлдары керамика менен металлдарды туташтырып, жогорку бекемдикке жана жогорку ысыкка туруктуулукка ээ муундарды алууга да колдонулушу мүмкүн.
Жарыяланган убактысы: 2022-жылдын 13-июну