陶瓷金属钎焊

1、陶瓷金属钎焊陶瓷金属钎焊 by 金露金露 （2011210521） 陶瓷 陶瓷 陶瓷材料具有优异的耐高温、耐磨损、抗腐蚀性能和密度低、 绝缘性好的优点 陶瓷塑性差、脆性高 单独使用时抵抗热应力和冲击载荷的能力差。 陶瓷一金属复合构件陶瓷一金属复合构件 钎焊 钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将 焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温 度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母 材相互扩散实现连接焊件的方法。 钎焊变形小，接头光滑美观，适 合于焊接精密、复杂和由不同材料 组成的构件 优点：优点： 陶瓷金属钎焊的困难 1、陶瓷与金属钎料难润湿 熔点：陶瓷2000；金属1600 陶瓷s

2、g 金属sg， sg sl 2、陶瓷与金属的物理化学性质差异大 陶瓷CTE 2；金属CTE 1324 3、陶瓷的线膨胀系数比较小，与金属的相差较大 残余力大 4、陶瓷熔点高, 硬度和强度高, 不易变形 扩散连接时表面难平整 5、大部分陶瓷导电性很差或基本不导电 不可电焊 陶瓷与金属钎焊技术 (1) 活性钎料Ti、Zr、Cr、Ni (2) 特殊钎料SiC陶瓷 FeSi钎料 (3) 表面金属化处理 SiC陶瓷表面镀Cu 陶瓷与金属钎焊技术 活性钎料 原理: 钎焊过程中, 活性元素与陶瓷表面发生化学反应形 成反应层。 a.反应产物大都具有与金属相同或相似的结构, 可以 被熔化的金属润湿 b.金属钎料

3、与陶瓷间形成新的化学键, 强化了二者间 的冶金接合。 条件： 由于活性元素化学性质活跃, 因此活性钎焊通常在 真空或惰性气体保护下进行。 活性钎料(Ti Zr Cr Ni） Ti a.常用的是AgCuTi，其他的还有CuTi、CuSnTi、 TiSi等 b.依靠活性元素与陶瓷之间的反应形成润湿结合 c.要真空或保护气氛下高温（900以上）完成。 常用陶瓷主要有氮化物、碳化物、氧化物陶瓷 Si3N4 陶瓷陶瓷 活性元素活性元素Ti与与Si3N4反应生成反应生成TiN和和Ti5Si3 Ti活性钎料钎焊 SiC 陶瓷陶瓷 TiSiCTiCTi5Si3 Ti活性钎料钎焊 特殊钎料 对于对于SiC陶瓷陶

4、瓷 Ni元素元素-润湿性不好润湿性不好 Si元素元素-提高润湿性提高润湿性 但热膨胀系数的差异会但热膨胀系数的差异会 造成的开裂造成的开裂 Ni钎料Si钎料 NiSi钎料钎料 1350 真空真空 SiC分解会形成C和Si，Si溶解进入Ni合金内，而C元 素会在界面处富集。Si的加入能够使润湿角减小至21.5。 表面金属化钎焊 陶瓷表面预金属化处理-主要是指采用蒸镀等办法在陶瓷主要是指采用蒸镀等办法在陶瓷 表面形成一层金属薄膜，然后把陶瓷与金属的润湿问题转化表面形成一层金属薄膜，然后把陶瓷与金属的润湿问题转化 为金属与金属的润湿。为金属与金属的润湿。 SiC陶瓷，陶瓷，800氩气保护，纯氩气保护，纯Al钎料钎料 SiC Al 表面无处理 表面无处理 表面镀表面镀Cu处理处理 SiC表面镀Cu 不仅改善纯Al钎料对SiC的润湿 还可以抑制界面Al4C3的形成。 Al2O3陶瓷表面镀Ni处理,可以显著减小润湿角。 现状及未来发展 陶瓷与金属钎焊在低温条件下已经比较成熟，而 在高温下这还不够完善。故高温下的陶瓷金属钎焊高温下的陶瓷金属钎焊技 术会是以后发展的重点。 关于界面生成物的热力学、动力学数据都有待