సిరామిక్స్ మరియు లోహాల బ్రేజింగ్

1. బ్రేజ్ చేయగల సామర్థ్యం

సిరామిక్ మరియు సిరామిక్, లేదా సిరామిక్ మరియు లోహ భాగాలను బ్రేజింగ్ చేయడం కష్టం. చాలా వరకు సోల్డర్ సిరామిక్ ఉపరితలంపై ఒక ఉండలా ఏర్పడుతుంది, దీనికి తడిచే గుణం చాలా తక్కువగా లేదా అస్సలు ఉండదు. సిరామిక్‌లను తడపగల బ్రేజింగ్ ఫిల్లర్ మెటల్, బ్రేజింగ్ సమయంలో జాయింట్ ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద వివిధ రకాల పెళుసైన సమ్మేళనాలను (కార్బైడ్‌లు, సిలిసైడ్‌లు మరియు టెర్నరీ లేదా మల్టీవేరియేట్ సమ్మేళనాలు వంటివి) సులభంగా ఏర్పరుస్తుంది. ఈ సమ్మేళనాల ఉనికి జాయింట్ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను ప్రభావితం చేస్తుంది. అదనంగా, సిరామిక్, లోహం మరియు సోల్డర్ మధ్య ఉష్ణ వ్యాకోచ గుణకాలలో పెద్ద వ్యత్యాసం కారణంగా, బ్రేజింగ్ ఉష్ణోగ్రత గది ఉష్ణోగ్రతకు చల్లబడిన తర్వాత జాయింట్‌లో అవశేష ఒత్తిడి ఉంటుంది, ఇది జాయింట్ పగుళ్లకు కారణం కావచ్చు.

సాధారణ సోల్డర్‌కు క్రియాశీల లోహ మూలకాలను జోడించడం ద్వారా సిరామిక్ ఉపరితలంపై సోల్డర్ యొక్క తడిసే గుణాన్ని మెరుగుపరచవచ్చు; తక్కువ ఉష్ణోగ్రత మరియు తక్కువ సమయం బ్రేజింగ్ చేయడం వలన ఇంటర్‌ఫేస్ ప్రతిచర్య ప్రభావాన్ని తగ్గించవచ్చు; తగిన జాయింట్ రూపాన్ని రూపొందించడం ద్వారా మరియు మధ్యస్థ పొరగా ఏక లేదా బహుళ-పొరల లోహాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా జాయింట్ యొక్క ఉష్ణ ఒత్తిడిని తగ్గించవచ్చు.

2. సోల్డర్

సిరామిక్ మరియు లోహాన్ని సాధారణంగా వాక్యూమ్ ఫర్నేస్ లేదా హైడ్రోజన్ మరియు ఆర్గాన్ ఫర్నేస్‌లో కలుపుతారు. సాధారణ లక్షణాలతో పాటు, వాక్యూమ్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల కోసం ఉపయోగించే బ్రేజింగ్ ఫిల్లర్ లోహాలకు కొన్ని ప్రత్యేక అవసరాలు కూడా ఉండాలి. ఉదాహరణకు, పరికరాలలో డైఎలెక్ట్రిక్ లీకేజ్ మరియు కాథోడ్ పాయిజనింగ్‌కు కారణం కాకుండా ఉండేందుకు, సోల్డర్‌లో అధిక బాష్పీభవన పీడనాన్ని ఉత్పత్తి చేసే మూలకాలు ఉండకూడదు. సాధారణంగా, పరికరం పనిచేస్తున్నప్పుడు, సోల్డర్ యొక్క బాష్పీభవన పీడనం 10-3pa మించకూడదని, మరియు అందులో ఉండే అధిక బాష్పీభవన పీడన మలినాలు 0.002% ~ 0.005% మించకూడదని నిర్దేశించబడింది; హైడ్రోజన్‌లో బ్రేజింగ్ చేసేటప్పుడు ఏర్పడే నీటి ఆవిరి కరిగిన సోల్డర్ లోహం చిందడానికి కారణం కాకుండా నివారించడానికి, సోల్డర్ యొక్క w(o) 0.001% మించకూడదు; అదనంగా, సోల్డర్ శుభ్రంగా మరియు ఉపరితల ఆక్సైడ్‌లు లేకుండా ఉండాలి.

సిరామిక్ మెటలైజేషన్ తర్వాత బ్రేజింగ్ చేసేటప్పుడు, రాగి, బేస్, వెండి రాగి, బంగారు రాగి మరియు ఇతర మిశ్రమ లోహ బ్రేజింగ్ ఫిల్లర్ లోహాలను ఉపయోగించవచ్చు.

సిరామిక్స్ మరియు లోహాలను నేరుగా బ్రేజింగ్ చేయడానికి, Ti మరియు Zr క్రియాశీల మూలకాలను కలిగి ఉన్న బ్రేజింగ్ ఫిల్లర్ లోహాలను ఎంచుకోవాలి. బైనరీ ఫిల్లర్ లోహాలు ప్రధానంగా Ti Cu మరియు Ti Ni, వీటిని 1100 ℃ వద్ద ఉపయోగించవచ్చు. టెర్నరీ సోల్డర్‌లలో, Ag Cu Ti (W) (TI) అత్యంత సాధారణంగా ఉపయోగించే సోల్డర్, దీనిని వివిధ సిరామిక్స్ మరియు లోహాలను నేరుగా బ్రేజింగ్ చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. టెర్నరీ ఫిల్లర్ లోహాన్ని రేకు, పొడి లేదా Ti పొడితో కూడిన Ag Cu యూటెక్టిక్ ఫిల్లర్ లోహం రూపంలో ఉపయోగించవచ్చు. B-ti49be2 బ్రేజింగ్ ఫిల్లర్ లోహం స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్‌తో సమానమైన తుప్పు నిరోధకతను మరియు తక్కువ బాష్పీభవన పీడనాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఆక్సీకరణ మరియు లీకేజ్ నిరోధకత కలిగిన వాక్యూమ్ సీలింగ్ జాయింట్‌లలో దీనిని ప్రాధాన్యతగా ఎంచుకోవచ్చు. ti-v-cr సోల్డర్‌లో, w (V) 30% ఉన్నప్పుడు ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత అత్యల్పంగా (1620 ℃) ​​ఉంటుంది, మరియు Cr కలపడం ద్వారా ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత పరిధిని సమర్థవంతంగా తగ్గించవచ్చు. Cr లేని B-ti47.5ta5 సాల్డర్‌ను అల్యూమినా మరియు మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్‌ల ప్రత్యక్ష బ్రేజింగ్ కోసం ఉపయోగించారు, మరియు దాని జాయింట్ 1000 ℃ పరిసర ఉష్ణోగ్రత వద్ద పనిచేయగలదు. సిరామిక్ మరియు లోహం మధ్య ప్రత్యక్ష కనెక్షన్ కోసం యాక్టివ్ ఫ్లక్స్‌ను పట్టిక 14 చూపిస్తుంది.

పట్టిక 14 సిరామిక్ మరియు మెటల్ బ్రేజింగ్ కోసం క్రియాశీల బ్రేజింగ్ ఫిల్లర్ లోహాలు

2. బ్రేజింగ్ టెక్నాలజీ

ముందుగా లోహీకరణ చేయబడిన సిరామిక్‌లను అధిక స్వచ్ఛత గల జడ వాయువు, హైడ్రోజన్ లేదా వాక్యూమ్ వాతావరణంలో బ్రేజింగ్ చేయవచ్చు. లోహీకరణ లేకుండా సిరామిక్‌లను నేరుగా బ్రేజింగ్ చేయడానికి సాధారణంగా వాక్యూమ్ బ్రేజింగ్‌ను ఉపయోగిస్తారు.

(1) యూనివర్సల్ బ్రేజింగ్ ప్రక్రియ సిరామిక్ మరియు లోహం యొక్క యూనివర్సల్ బ్రేజింగ్ ప్రక్రియను ఏడు ప్రక్రియలుగా విభజించవచ్చు: ఉపరితల శుభ్రపరచడం, పేస్ట్ కోటింగ్, సిరామిక్ ఉపరితల మెటలైజేషన్, నికెల్ ప్లేటింగ్, బ్రేజింగ్ మరియు పోస్ట్ వెల్డ్ తనిఖీ.

ఉపరితల శుభ్రత యొక్క ముఖ్య ఉద్దేశ్యం, ఆధార లోహం యొక్క ఉపరితలంపై ఉన్న నూనె మరకలు, చెమట మరకలు మరియు ఆక్సైడ్ పొరను తొలగించడం. లోహ భాగాలు మరియు సోల్డర్‌ను మొదట డీగ్రీజ్ చేయాలి, ఆ తర్వాత ఆమ్లం లేదా క్షారంతో కడిగి ఆక్సైడ్ పొరను తొలగించి, పారే నీటితో కడిగి ఆరబెట్టాలి. అధిక అవసరాలున్న భాగాల ఉపరితలాన్ని శుద్ధి చేయడానికి, వాటిని వాక్యూమ్ ఫర్నేస్ లేదా హైడ్రోజన్ ఫర్నేస్‌లో (అయాన్ బాంబార్డ్‌మెంట్ పద్ధతిని కూడా ఉపయోగించవచ్చు) తగిన ఉష్ణోగ్రత మరియు సమయం పాటు హీట్ ట్రీట్ చేయాలి. శుభ్రం చేసిన భాగాలను జిడ్డుగల వస్తువులతో లేదా చేతులతో తాకకూడదు. వాటిని వెంటనే తదుపరి ప్రక్రియలో లేదా డ్రైయర్‌లో ఉంచాలి. వాటిని ఎక్కువసేపు గాలికి వదిలివేయకూడదు. సిరామిక్ భాగాలను ఎసిటోన్ మరియు అల్ట్రాసోనిక్‌తో శుభ్రం చేసి, పారే నీటితో కడిగి, చివరగా డీఅయోనైజ్డ్ నీటితో ఒక్కోసారి 15 నిమిషాల చొప్పున రెండుసార్లు మరిగించాలి.

పేస్ట్ కోటింగ్ అనేది సిరామిక్ మెటలైజేషన్‌లో ఒక ముఖ్యమైన ప్రక్రియ. కోటింగ్ సమయంలో, మెటలైజ్ చేయవలసిన సిరామిక్ ఉపరితలంపై దీనిని బ్రష్ లేదా పేస్ట్ కోటింగ్ మెషీన్‌తో పూస్తారు. కోటింగ్ మందం సాధారణంగా 30 ~ 60 మి.మీ. ఉంటుంది. ఈ పేస్ట్‌ను సాధారణంగా సుమారు 1 ~ 5 మైక్రాన్ల కణ పరిమాణం గల స్వచ్ఛమైన లోహపు పొడి (కొన్నిసార్లు తగిన లోహ ఆక్సైడ్‌ను కూడా కలుపుతారు) మరియు సేంద్రీయ అంటుకునే పదార్థంతో తయారు చేస్తారు.

అతికించిన సిరామిక్ భాగాలను హైడ్రోజన్ కొలిమికి పంపి, 1300 ~ 1500 ℃ వద్ద 30 ~ 60 నిమిషాల పాటు తేమతో కూడిన హైడ్రోజన్ లేదా విచ్ఛిన్నమైన అమ్మోనియాతో సింటరింగ్ చేస్తారు. హైడ్రైడ్‌లతో పూత పూసిన సిరామిక్ భాగాల విషయానికొస్తే, హైడ్రైడ్‌లను విచ్ఛిన్నం చేయడానికి మరియు సిరామిక్ ఉపరితలంపై మిగిలి ఉన్న స్వచ్ఛమైన లోహం లేదా టైటానియం (లేదా జిర్కోనియం)తో చర్య జరిపి, సిరామిక్ ఉపరితలంపై లోహపు పూతను పొందడానికి వాటిని సుమారు 900 ℃ వరకు వేడి చేయాలి.

Mo Mn మెటలైజ్డ్ పొరను సాల్డర్‌తో తడిచేలా చేయడానికి, 1.4 ~ 5um మందం గల నికెల్ పొరను ఎలక్ట్రోప్లేట్ చేయాలి లేదా నికెల్ పౌడర్ పొరతో పూత పూయాలి. బ్రేజింగ్ ఉష్ణోగ్రత 1000 ℃ కంటే తక్కువగా ఉంటే, నికెల్ పొరను హైడ్రోజన్ ఫర్నేస్‌లో ముందుగా సింటరింగ్ చేయాలి. సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రత మరియు సమయం 1000 ℃ /15 ~ 20 నిమిషాలు.

ప్రాసెస్ చేయబడిన సిరామిక్స్ అనేవి లోహపు భాగాలు, వీటిని స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ లేదా గ్రాఫైట్ మరియు సిరామిక్ అచ్చులను ఉపయోగించి ఒకే భాగంగా అమర్చాలి. కీళ్ల వద్ద సోల్డర్‌ను అమర్చాలి, మరియు పని జరుగుతున్నంత సేపు వర్క్‌పీస్‌ను శుభ్రంగా ఉంచాలి, అలాగే దానిని ఒట్టి చేతులతో తాకకూడదు.

బ్రేజింగ్‌ను ఆర్గాన్, హైడ్రోజన్ లేదా వాక్యూమ్ ఫర్నేస్‌లో నిర్వహించాలి. బ్రేజింగ్ ఉష్ణోగ్రత, బ్రేజింగ్ ఫిల్లర్ మెటల్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది. సిరామిక్ భాగాలలో పగుళ్లు రాకుండా నివారించడానికి, చల్లబరిచే వేగం మరీ ఎక్కువగా ఉండకూడదు. అదనంగా, బ్రేజింగ్ చేసేటప్పుడు కొంత పీడనాన్ని (సుమారు 0.49 ~ 0.98mpa) కూడా ప్రయోగించవచ్చు.

ఉపరితల నాణ్యత తనిఖీకి అదనంగా, బ్రేజ్ చేసిన వెల్డ్‌మెంట్‌లు థర్మల్ షాక్ మరియు యాంత్రిక లక్షణాల తనిఖీకి కూడా లోబడి ఉండాలి. వాక్యూమ్ పరికరాల సీలింగ్ భాగాలు సంబంధిత నిబంధనల ప్రకారం లీకేజ్ పరీక్షకు కూడా లోబడి ఉండాలి.

(2) నేరుగా బ్రేజింగ్ చేసేటప్పుడు (యాక్టివ్ మెటల్ పద్ధతి), మొదట సిరామిక్ మరియు మెటల్ వెల్డ్‌మెంట్‌ల ఉపరితలాన్ని శుభ్రం చేసి, ఆపై వాటిని కలపాలి. కాంపోనెంట్ మెటీరియల్స్ యొక్క విభిన్న ఉష్ణ వ్యాకోచ గుణకాల వల్ల ఏర్పడే పగుళ్లను నివారించడానికి, వెల్డ్‌మెంట్‌ల మధ్య బఫర్ లేయర్‌ను (ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పొరల మెటల్ షీట్లు) అమర్చవచ్చు. బ్రేజింగ్ ఫిల్లర్ మెటల్‌ను రెండు వెల్డ్‌మెంట్‌ల మధ్య బిగించాలి లేదా సాధ్యమైనంత వరకు ఖాళీని బ్రేజింగ్ ఫిల్లర్ మెటల్‌తో నింపే స్థానంలో ఉంచాలి, ఆపై సాధారణ వాక్యూమ్ బ్రేజింగ్ లాగా బ్రేజింగ్ చేయాలి.

డైరెక్ట్ బ్రేజింగ్ కోసం Ag Cu Ti సోల్డర్‌ను ఉపయోగిస్తే, వాక్యూమ్ బ్రేజింగ్ పద్ధతిని అనుసరించాలి. ఫర్నేస్‌లోని వాక్యూమ్ డిగ్రీ 2.7 × 10⁻³pa ​​కు చేరుకున్నప్పుడు, వేడిచేయడం ప్రారంభించాలి, మరియు ఈ సమయంలో ఉష్ణోగ్రత వేగంగా పెరగవచ్చు; ఉష్ణోగ్రత సోల్డర్ యొక్క ద్రవీభవన స్థానానికి దగ్గరగా ఉన్నప్పుడు, వెల్డ్‌మెంట్ యొక్క అన్ని భాగాల ఉష్ణోగ్రత సమానంగా ఉండేలా నెమ్మదిగా పెంచాలి; సోల్డర్ కరిగినప్పుడు, ఉష్ణోగ్రతను వేగంగా బ్రేజింగ్ ఉష్ణోగ్రతకు పెంచాలి, మరియు ఆ ఉష్ణోగ్రత వద్ద 3 నుండి 5 నిమిషాల సమయం ఉంచాలి; చల్లబరిచేటప్పుడు, 700 ℃ కు ముందు నెమ్మదిగా చల్లబరచాలి, మరియు 700 ℃ తర్వాత ఫర్నేస్‌తో పాటు సహజంగా చల్లారనివ్వాలి.

Ti Cu యాక్టివ్ సోల్డర్‌ను నేరుగా బ్రేజ్ చేసేటప్పుడు, సోల్డర్ రూపం Cu ఫాయిల్ మరియు Ti పౌడర్ లేదా Cu భాగాలు మరియు Ti ఫాయిల్ రూపంలో ఉండవచ్చు, లేదా సిరామిక్ ఉపరితలంపై Ti పౌడర్ మరియు Cu ఫాయిల్‌తో పూత పూయవచ్చు. బ్రేజింగ్ చేయడానికి ముందు, అన్ని లోహ భాగాలను వాక్యూమ్ ద్వారా డీగ్యాస్ చేయాలి. ఆక్సిజన్ రహిత రాగి యొక్క డీగ్యాసింగ్ ఉష్ణోగ్రత 750 ~ 800 ℃ ఉండాలి, మరియు Ti, Nb, Ta మొదలైన వాటిని 900 ℃ వద్ద 15 నిమిషాల పాటు డీగ్యాస్ చేయాలి. ఈ సమయంలో, వాక్యూమ్ డిగ్రీ 6.7 × 10-3Pa కంటే తక్కువ ఉండకూడదు. బ్రేజింగ్ సమయంలో, వెల్డింగ్ చేయవలసిన భాగాలను ఫిక్స్చర్‌లో అమర్చి, వాటిని వాక్యూమ్ ఫర్నేస్‌లో 900 ~ 1120 ℃ వరకు వేడి చేయాలి, మరియు హోల్డింగ్ సమయం 2 ~ 5 నిమిషాలు ఉండాలి. మొత్తం బ్రేజింగ్ ప్రక్రియలో, వాక్యూమ్ డిగ్రీ 6.7 × 10-3Pa కంటే తక్కువ ఉండకూడదు.

Ti Ni పద్ధతి యొక్క బ్రేజింగ్ ప్రక్రియ Ti Cu పద్ధతిని పోలి ఉంటుంది మరియు బ్రేజింగ్ ఉష్ణోగ్రత 900 ± 10 ℃.

(3) ఆక్సైడ్ బ్రేజింగ్ పద్ధతి అనేది ఆక్సైడ్ సాల్డర్ కరగడం వల్ల ఏర్పడిన గాజు దశను సిరామిక్స్‌లోకి చొచ్చుకుపోయేలా చేసి, లోహ ఉపరితలాన్ని తడపడం ద్వారా నమ్మకమైన కనెక్షన్‌ను సాధించే ఒక పద్ధతి. ఇది సిరామిక్స్‌ను సిరామిక్స్‌తో మరియు సిరామిక్స్‌ను లోహాలతో కనెక్ట్ చేయగలదు. ఆక్సైడ్ బ్రేజింగ్ ఫిల్లర్ లోహాలు ప్రధానంగా Al2O3, Cao, Bao మరియు MgO లతో కూడి ఉంటాయి. B2O3, Y2O3 మరియు Ta2O3 లను జోడించడం ద్వారా, వివిధ ద్రవీభవన స్థానాలు మరియు రేఖీయ వ్యాకోచ గుణకాలు కలిగిన బ్రేజింగ్ ఫిల్లర్ లోహాలను పొందవచ్చు. అదనంగా, CaF2 మరియు NaF లను ప్రధాన భాగాలుగా కలిగిన ఫ్లోరైడ్ బ్రేజింగ్ ఫిల్లర్ లోహాలను కూడా సిరామిక్స్ మరియు లోహాలను కనెక్ట్ చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు, తద్వారా అధిక బలం మరియు అధిక ఉష్ణ నిరోధకత కలిగిన జాయింట్‌లను పొందవచ్చు.