1. 브레이징성
세라믹 및 세라믹, 세라믹 및 금속 부품을 납땜하는 것은 어렵습니다.대부분의 솔더는 젖음이 거의 또는 전혀 없이 세라믹 표면에 볼을 형성합니다.세라믹을 적실 수 있는 브레이징 용가재는 브레이징 중 접합 계면에서 다양한 취성 화합물(예: 탄화물, 규화물 및 삼원 또는 다변량 화합물)을 형성하기 쉽습니다.이러한 화합물의 존재는 조인트의 기계적 특성에 영향을 미칩니다.또한, 세라믹, 금속, 솔더의 열팽창계수의 차이가 크기 때문에 브레이징 온도가 상온으로 냉각된 후 접합부에 잔류응력이 발생하여 접합부 균열이 발생할 수 있습니다.
세라믹 표면에서 솔더의 젖음성은 일반 솔더에 활성 금속 요소를 추가하여 향상될 수 있습니다.저온 및 단시간 브레이징은 계면 반응의 영향을 줄일 수 있습니다.접합부의 열응력은 적절한 접합 형태를 설계하고 단층 또는 다층 금속을 중간층으로 사용함으로써 감소될 수 있습니다.
2. 땜납
세라믹과 금속은 일반적으로 진공로 또는 수소와 아르곤로에서 연결됩니다.일반적인 특성 외에도 진공 전자 장치의 납땜 용가재에는 몇 가지 특별한 요구 사항이 있어야 합니다.예를 들어, 솔더는 높은 증기압을 생성하는 요소를 포함하지 않아야 장치의 유전체 누출 및 음극 중독을 일으키지 않습니다.일반적으로 장치가 작동할 때 땜납의 증기압은 10-3pa를 초과해서는 안 되며 포함된 높은 증기압 불순물은 0.002% ~ 0.005%를 초과해서는 안 된다고 명시되어 있습니다.땜납의 w(o)는 0.001%를 초과하지 않아야 하며, 이는 용융된 땜납 금속이 튀는 원인이 될 수 있는 수소에서 납땜하는 동안 발생하는 수증기를 방지하기 위함입니다.또한 솔더는 깨끗하고 표면 산화물이 없어야 합니다.
세라믹 금속화 후 납땜할 때 구리, 베이스, 은동, 금동 및 기타 합금 납땜 용가재를 사용할 수 있습니다.
세라믹 및 금속의 직접 브레이징의 경우 활성 원소 Ti 및 Zr을 포함하는 브레이징 용가재를 선택해야 합니다.이원 용가재는 주로 Ti Cu 및 Ti Ni이며 1100 ℃에서 사용할 수 있습니다.3원 솔더 중 Ag Cu Ti(W)(TI)가 가장 많이 사용되는 솔더로 다양한 세라믹과 금속의 직접 브레이징에 사용할 수 있다.삼원 용가재는 Ti 분말과 함께 호일, 분말 또는 Ag Cu 공융 용가재로 사용할 수 있습니다.B-ti49be2 브레이징 용가재는 스테인리스강과 유사한 내식성과 낮은 증기압을 가지고 있습니다.산화 및 누출 저항이 있는 진공 밀봉 조인트에서 우선적으로 선택할 수 있습니다.ti-v-cr 솔더에서 w(V)가 30%일 때 용융 온도가 가장 낮고(1620℃), Cr을 첨가하면 용융 온도 범위를 효과적으로 낮출 수 있다.Cr이 없는 B-ti47.5ta5 솔더는 알루미나와 산화마그네슘의 직접 브레이징에 사용되었으며 이 접합부는 1000℃의 주변 온도에서 작동할 수 있습니다.표 14는 세라믹과 금속 사이의 직접 연결에 대한 활성 자속을 보여줍니다.
표 14 세라믹 및 금속 브레이징용 활성 브레이징 용가재
2. 브레이징 기술
사전 금속화된 세라믹은 고순도 불활성 가스, 수소 또는 진공 환경에서 납땜될 수 있습니다.진공 브레이징은 일반적으로 금속화 없이 세라믹의 직접 브레이징에 사용됩니다.
(1) 범용 납땜 공정 세라믹 및 금속의 범용 납땜 공정은 표면 세척, 페이스트 코팅, 세라믹 표면 금속화, 니켈 도금, 납땜 및 용접 후 검사의 7가지 공정으로 나눌 수 있습니다.
표면 청소의 목적은 모재 표면의 기름때, 땀얼룩, 산화피막을 제거하는 것입니다.금속 부품과 땜납을 먼저 탈지한 다음 산 또는 알칼리 세척으로 산화 피막을 제거하고 흐르는 물로 세척하고 건조합니다.요구 사항이 높은 부품은 진공로 또는 수소로(이온 충격법도 사용할 수 있음)에서 적절한 온도와 시간으로 열처리하여 부품 표면을 정화해야 합니다.청소한 부분은 기름기가 있는 물건이나 맨손에 닿지 않아야 합니다.그들은 즉시 다음 공정이나 건조기에 넣어야 합니다.그들은 오랫동안 공기에 노출되어서는 안됩니다.세라믹 부품은 아세톤과 초음파로 세척하고 흐르는 물로 세척한 후 최종적으로 탈이온수로 15분씩 2회 끓인다.
페이스트 코팅은 세라믹 금속화의 중요한 공정입니다.코팅하는 동안 브러시 또는 페이스트 코팅 기계로 금속 화되는 세라믹 표면에 적용됩니다.코팅 두께는 일반적으로 30 ~ 60mm입니다.페이스트는 일반적으로 입자 크기가 약 1~5um인 순수한 금속 분말(때로는 적절한 금속 산화물이 첨가됨)과 유기 접착제로 제조됩니다.
붙인 세라믹 부품을 수소로로 보내 습식수소 또는 크래킹된 암모니아와 함께 1300~1500℃에서 30~60분간 소결한다.수소화물로 코팅된 세라믹 부품의 경우 약 900℃로 가열하여 수소화물을 분해하고 세라믹 표면에 남아있는 순수 금속 또는 티타늄(또는 지르코늄)과 반응하여 세라믹 표면에 금속 코팅을 얻습니다.
Mo Mn 금속층의 경우 땜납에 젖게 하기 위해 1.4~5um의 니켈층을 전기도금하거나 니켈 분말층으로 코팅해야 합니다.브레이징 온도가 1000℃ 미만이면 니켈층을 수소로에서 미리 소결해야 합니다.소성온도 및 시간은 1000℃/15~20분이다.
처리된 세라믹은 금속 부품으로 스테인리스 스틸 또는 흑연과 세라믹 몰드로 전체를 조립해야 합니다.접합부에는 땜납을 설치하고 작업물은 작업 내내 청결하게 유지되어야 하며 맨손으로 만지지 않아야 합니다.
브레이징은 아르곤, 수소 또는 진공로에서 수행되어야 합니다.납땜 온도는 납땜 용가재에 따라 다릅니다.세라믹 부품의 균열을 방지하기 위해 냉각 속도가 너무 빠르지 않아야 합니다.또한, 브레이징은 일정한 압력(약 0.49 ~ 0.98mpa)을 가할 수도 있습니다.
표면 품질 검사 외에도 납땜된 용접부는 열 충격 및 기계적 특성 검사를 받아야 합니다.진공 장치용 밀봉 부품도 관련 규정에 따라 누출 테스트를 받아야 합니다.
(2) 다이렉트 브레이징 시 직접 브레이징(액티브 메탈 방식), 먼저 세라믹 및 금속 용접물의 표면을 청소한 다음 조립합니다.구성 요소 재료의 다른 열팽창 계수로 인한 균열을 피하기 위해 버퍼 층(하나 이상의 금속 시트 층)을 용접물 사이에서 회전시킬 수 있습니다.납재는 2개의 용접부 사이에 클램핑하거나 가능한 한 납재로 간극이 채워진 위치에 배치한 후 일반 진공 납땜과 같이 납땜을 실시한다.
Ag Cu Ti 솔더를 직접 브레이징에 사용하는 경우 진공 브레이징 방법을 채택해야 합니다.노의 진공도가 2.7에 도달하면 10-3pa에서 가열을 시작하고 이때 온도가 급격히 상승할 수 있습니다.온도가 땜납의 융점에 가까울 때 용접물의 모든 부분의 온도가 같게 되도록 온도를 천천히 올려야 합니다.솔더가 녹을 때 온도는 빠르게 브레이징 온도까지 상승해야 하며 유지 시간은 3~5분이어야 합니다.냉각시에는 700℃ 이전에 천천히 냉각하여야 하며, 700℃ 이후에는 화로와 함께 자연 냉각될 수 있다.
Ti Cu 활성 땜납이 직접 납땜될 때, 땜납의 형태는 Cu 호일 + Ti 분말 또는 Cu 부품 + Ti 호일일 수 있으며 세라믹 표면은 Ti 분말 + Cu 호일로 코팅될 수 있습니다.납땜하기 전에 모든 금속 부품은 진공으로 가스를 제거해야 합니다.무산소동의 탈기온도는 750~800℃로 하고 Ti, Nb, Ta 등은 900℃에서 15분간 탈기한다.이 때, 진공도는 6.7×10-3Pa 이상이어야 한다. 브레이징시 용접될 부품을 고정구에 조립하고, 진공로에서 900~1120℃로 가열하고, 유지시간은 2~ 5 분.전체 납땜 과정에서 진공도는 6.7 × 10-3Pa 이상이어야 합니다.
Ti Ni 공법의 브레이징 공정은 Ti Cu 공법과 유사하며, 브레이징 온도는 900±10℃이다.
(3) 산화물 브레이징 방식 산화물 브레이징 방식은 산화물 솔더가 용융되어 형성된 유리상을 세라믹에 침투시켜 금속 표면을 적셔 신뢰성 있는 접합을 구현하는 방식이다.세라믹과 세라믹, 세라믹과 금속을 연결할 수 있습니다.산화물 납땜 용가재는 주로 Al2O3, Cao, Bao 및 MgO로 구성됩니다.B2O3, Y2O3 및 ta2o3를 첨가함으로써 다양한 융점 및 선팽창 계수를 갖는 납땜 용가재를 얻을 수 있다.또한, CaF2 및 NaF를 주성분으로 하는 불소 납재를 사용하여 세라믹과 금속을 연결하여 고강도 및 고내열 접합부를 얻을 수도 있습니다.
게시 시간: 2022년 6월 13일