陶瓷釺焊
陶瓷與金屬的連線是20世紀30年代發展起來的技術,最早用於製造真空電子器件,後來逐步擴充套件應用到半導體、積體電路、電光源、高能物理、宇航、化工、冶金、儀器與機械製造等工業領域。陶瓷與金屬的連線方法比較多,如釺焊、擴散焊、熔焊及氧化物玻璃焊料連線法等,其中釺焊法是獲得高強度陶瓷/金屬接頭的主要方法之一。釺焊法又分為金屬化工藝法和活性釺料法。
我國於50年代末才開始研究陶瓷—金屬連線技術,60年代中便掌握了金屬化工藝法(活化mo-mn法)和活性釺焊法,推動了陶瓷/金屬釺焊用材料及其釺焊工藝的發展。
常用的金屬和陶瓷釺焊方法
常用的釺焊方法有陶瓷表面金屬化法和活性金屬法金屬和陶瓷釺焊工藝
陶瓷與被連線金屬的熱膨脹係數相差懸殊，導致釺焊後使接頭內產生較高的殘餘應力, 而且區域性地方還存在應力集中現象,極易造成陶瓷開裂。為降低殘餘應力, 必須採用一些特殊的釺焊工藝路線。①合理選擇連線匹配材料；②利用金屬件的彈性變形減小應力;③避免應力集中；④盡量選用屈服點低, 塑性好的釺料；⑤合理控制釺焊溫度和時間；⑥採用中間彈性過渡層。
其中, 採用中間彈性過渡層的方法是研究和應用最多的方法之一, 採用中間彈性過渡層對降低殘餘應力的作用較大。該方法採用陶瓷/ 釺料/ 中間過渡層/ 釺料/ 金屬的裝配形式進行釺焊, e 和σs 減小, 接頭強度越高, 這說明較「軟」的中間層能夠有效地釋放應力, 改善接頭強度。中間過渡層的熱膨脹係數與si3n4 接近固然有好處, 但如e 和σs 很高(如mo 和w) , 不能緩和應力, 也就不能起到好的作用。
因此, 可以認為e 和σs 是選擇中間過渡層的主要著眼點。中間過渡層的選擇應盡量滿足下列條件: ①選擇e 和σs 較小的材料; ②中間過渡層與被連線材料的熱膨脹係數差別要小; ③充分考慮接頭的工作條件。
採用彈性過渡層的陶瓷連線方法的缺點是接頭強度不高, 原因是有效釺接面積小。但這種低應力或無應力接頭具有良好的使用效能, 其優點是在熱載荷下產生較低的熱應力, 接頭耐熱疲勞, 抗熱衝擊效能好 。
金屬和陶瓷釺焊的發展前景
隨著社會新材料的發展和金屬與陶瓷釺焊技術日趨完善,其在工業領域的應用越來越廣泛,可以預見,金屬與陶瓷釺焊技術有著廣闊的應用前景,無疑是今後研究的重點。傳統的陶瓷金屬化法工藝複雜、費時耗資,活性金屬釺焊是目前最有可能得到大規模工業應用的連線方法,而部分瞬間液相連線充分結合了活性釺焊和固相擴散連線兩者的優點,能在比常規連線方法低得多的溫度下製備耐熱接頭,正不斷引起人們極大的興趣和關注。隨著國民經濟的發展, 特別是高科技領域的發展, 具有優異效能的結構陶瓷與金屬的釺焊零部件的應用也日益廣泛, 尤其是一些特殊工作條件, 如耐衝擊負荷、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化性好等, 要求研究開發與之相適應的新材料及新工藝, 這樣才會有助於推動我國陶瓷材料。
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