मातीकाम आणि धातूंचे ब्रेझिंग

१. ब्रेझबिलिटी

सिरेमिक आणि सिरेमिक, सिरेमिक आणि धातूचे घटक ब्रेझ करणे कठीण आहे. बहुतेक सोल्डर सिरेमिक पृष्ठभागावर एक बॉल बनवतात, ज्यामध्ये थोडेसे किंवा अजिबात ओले होत नाही. ब्रेझिंग फिलर धातू जो सिरेमिक ओलावू शकतो तो ब्रेझिंग दरम्यान संयुक्त इंटरफेसवर विविध प्रकारचे ठिसूळ संयुगे (जसे की कार्बाइड्स, सिलिसाइड्स आणि टर्नरी किंवा मल्टीव्हेरिएट संयुगे) तयार करणे सोपे आहे. या संयुगांचे अस्तित्व सांध्याच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर परिणाम करते. याव्यतिरिक्त, सिरेमिक, धातू आणि सोल्डरमधील थर्मल एक्सपेंशन गुणांकांमध्ये मोठ्या फरकामुळे, ब्रेझिंग तापमान खोलीच्या तापमानापर्यंत थंड केल्यानंतर सांध्यामध्ये अवशिष्ट ताण असेल, ज्यामुळे सांधे क्रॅक होऊ शकतात.

सामान्य सोल्डरमध्ये सक्रिय धातू घटक जोडून सिरेमिक पृष्ठभागावरील सोल्डरची ओलेपणा सुधारता येतो; कमी तापमान आणि कमी वेळेचे ब्रेझिंग इंटरफेस अभिक्रियेचा प्रभाव कमी करू शकते; योग्य जॉइंट फॉर्म डिझाइन करून आणि इंटरमीडिएट लेयर म्हणून सिंगल किंवा मल्टी-लेयर मेटल वापरून जॉइंटचा थर्मल स्ट्रेस कमी करता येतो.

२. सोल्डर

सिरेमिक आणि धातू सहसा व्हॅक्यूम फर्नेस किंवा हायड्रोजन आणि आर्गॉन फर्नेसमध्ये जोडलेले असतात. सामान्य वैशिष्ट्यांव्यतिरिक्त, व्हॅक्यूम इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी ब्रेझिंग फिलर धातूंना देखील काही विशेष आवश्यकता असणे आवश्यक आहे. उदाहरणार्थ, सोल्डरमध्ये उच्च बाष्प दाब निर्माण करणारे घटक नसावेत, जेणेकरून उपकरणांमध्ये डायलेक्ट्रिक गळती आणि कॅथोड विषबाधा होऊ नये. सामान्यतः असे निर्दिष्ट केले जाते की जेव्हा उपकरण कार्यरत असेल तेव्हा सोल्डरचा बाष्प दाब 10-3pa पेक्षा जास्त नसावा आणि त्यात असलेल्या उच्च बाष्प दाबाच्या अशुद्धता 0.002% ~ 0.005% पेक्षा जास्त नसाव्यात; सोल्डरचा w (o) 0.001% पेक्षा जास्त नसावा, जेणेकरून हायड्रोजनमध्ये ब्रेझिंग दरम्यान निर्माण होणारी पाण्याची वाफ टाळता येईल, ज्यामुळे वितळलेल्या सोल्डर धातूचे स्प्लॅशिंग होऊ शकते; याव्यतिरिक्त, सोल्डर स्वच्छ आणि पृष्ठभागावरील ऑक्साइडपासून मुक्त असावा.

सिरेमिक मेटॅलायझेशननंतर ब्रेझिंग करताना, तांबे, बेस, सिल्व्हर कॉपर, गोल्ड कॉपर आणि इतर मिश्र धातु ब्रेझिंग फिलर धातू वापरल्या जाऊ शकतात.

सिरेमिक आणि धातूंच्या थेट ब्रेझिंगसाठी, सक्रिय घटक Ti आणि Zr असलेले ब्रेझिंग फिलर धातू निवडले पाहिजेत. बायनरी फिलर धातू प्रामुख्याने Ti Cu आणि Ti Ni आहेत, जे 1100 ℃ वर वापरले जाऊ शकतात. टर्नरी सोल्डरमध्ये, Ag Cu Ti (W) (TI) हे सर्वात जास्त वापरले जाणारे सोल्डर आहे, जे विविध सिरेमिक आणि धातूंच्या थेट ब्रेझिंगसाठी वापरले जाऊ शकते. टर्नरी फिलर धातू फॉइल, पावडर किंवा Ti पावडरसह Ag Cu युटेक्टिक फिलर धातूद्वारे वापरता येते. B-ti49be2 ब्रेझिंग फिलर धातूमध्ये स्टेनलेस स्टीलसारखेच गंज प्रतिरोधक आणि कमी वाष्प दाब असतो. ऑक्सिडेशन आणि गळती प्रतिरोधकतेसह व्हॅक्यूम सीलिंग जॉइंट्समध्ये ते प्राधान्याने निवडले जाऊ शकते. ti-v-cr सोल्डरमध्ये, w (V) 30% असताना वितळण्याचे तापमान सर्वात कमी (1620 ℃) ​​असते आणि Cr जोडल्याने वितळण्याचे तापमान श्रेणी प्रभावीपणे कमी होऊ शकते. Cr शिवाय B-ti47.5ta5 सोल्डरचा वापर अॅल्युमिना आणि मॅग्नेशियम ऑक्साईडच्या थेट ब्रेझिंगसाठी केला गेला आहे आणि त्याचा जॉइंट 1000 ℃ च्या सभोवतालच्या तापमानात काम करू शकतो. टेबल 14 सिरेमिक आणि धातूमधील थेट कनेक्शनसाठी सक्रिय फ्लक्स दर्शविते.

टेबल १४ सिरेमिक आणि मेटल ब्रेझिंगसाठी सक्रिय ब्रेझिंग फिलर धातू

२. ब्रेझिंग तंत्रज्ञान

प्री-मेटालाइज्ड सिरेमिक उच्च-शुद्धता असलेल्या निष्क्रिय वायू, हायड्रोजन किंवा व्हॅक्यूम वातावरणात ब्रेझ केले जाऊ शकतात. व्हॅक्यूम ब्रेझिंगचा वापर सामान्यतः मेटालायझेशनशिवाय सिरेमिकच्या थेट ब्रेझिंगसाठी केला जातो.

(१) युनिव्हर्सल ब्रेझिंग प्रक्रिया सिरेमिक आणि धातूची युनिव्हर्सल ब्रेझिंग प्रक्रिया सात प्रक्रियांमध्ये विभागली जाऊ शकते: पृष्ठभाग साफ करणे, पेस्ट कोटिंग, सिरेमिक पृष्ठभाग मेटॅलायझेशन, निकेल प्लेटिंग, ब्रेझिंग आणि पोस्ट वेल्ड तपासणी.

पृष्ठभागाच्या स्वच्छतेचा उद्देश बेस मेटलच्या पृष्ठभागावरील तेलाचे डाग, घामाचे डाग आणि ऑक्साईड फिल्म काढून टाकणे आहे. धातूचे भाग आणि सोल्डर प्रथम डीग्रेज करावेत, नंतर ऑक्साईड फिल्म आम्ल किंवा अल्कली धुवून काढून टाकावी, वाहत्या पाण्याने धुवावी आणि वाळवावी. उच्च आवश्यकता असलेले भाग व्हॅक्यूम फर्नेस किंवा हायड्रोजन फर्नेसमध्ये (आयन बॉम्बर्डमेंट पद्धत देखील वापरली जाऊ शकते) योग्य तापमान आणि वेळेवर भागांच्या पृष्ठभागाचे शुद्धीकरण करण्यासाठी उष्णता उपचारित केले पाहिजेत. स्वच्छ केलेले भाग स्निग्ध वस्तू किंवा उघड्या हातांनी संपर्कात येऊ नयेत. ते ताबडतोब पुढील प्रक्रियेत किंवा ड्रायरमध्ये टाकावेत. ते जास्त काळ हवेच्या संपर्कात राहू नयेत. सिरेमिक भाग एसीटोन आणि अल्ट्रासोनिकने स्वच्छ करावेत, वाहत्या पाण्याने धुवावेत आणि शेवटी प्रत्येक वेळी १५ मिनिटे डीआयोनाइज्ड पाण्याने दोनदा उकळवावेत.

पेस्ट कोटिंग ही सिरेमिक मेटॅलायझेशनची एक महत्त्वाची प्रक्रिया आहे. कोटिंग दरम्यान, ते ब्रश किंवा पेस्ट कोटिंग मशीनने मेटॅलायझेशन करण्यासाठी सिरेमिक पृष्ठभागावर लावले जाते. कोटिंगची जाडी साधारणपणे ३० ~ ६० मिमी असते. पेस्ट साधारणपणे शुद्ध धातू पावडरपासून (कधीकधी योग्य धातूचा ऑक्साइड जोडला जातो) तयार केली जाते ज्याचा कण आकार सुमारे १ ~ ५um आणि सेंद्रिय चिकट असतो.

पेस्ट केलेले सिरेमिक भाग हायड्रोजन भट्टीत पाठवले जातात आणि १३०० ~ १५०० ℃ वर ओल्या हायड्रोजन किंवा क्रॅक अमोनियाने ३० ~ ६० मिनिटांसाठी सिंटर केले जातात. हायड्राइड्सने लेपित केलेल्या सिरेमिक भागांसाठी, हायड्राइड्सचे विघटन करण्यासाठी आणि सिरेमिक पृष्ठभागावर उरलेल्या शुद्ध धातू किंवा टायटॅनियम (किंवा झिरकोनियम) सह प्रतिक्रिया देण्यासाठी त्यांना सुमारे ९०० ℃ पर्यंत गरम केले पाहिजे जेणेकरून सिरेमिक पृष्ठभागावर धातूचा लेप मिळेल.

Mo Mn मेटॅलाइज्ड लेयरसाठी, सोल्डरने ओले करण्यासाठी, 1.4 ~ 5um चा निकेल लेयर इलेक्ट्रोप्लेटेड किंवा निकेल पावडरच्या लेयरने लेपित करणे आवश्यक आहे. जर ब्रेझिंग तापमान 1000 ℃ पेक्षा कमी असेल, तर निकेल लेयर हायड्रोजन फर्नेसमध्ये प्री-सिंटर करणे आवश्यक आहे. सिंटरिंग तापमान आणि वेळ 1000 ℃ /15 ~ 20 मिनिटे आहे.

प्रक्रिया केलेले सिरेमिक हे धातूचे भाग आहेत, जे स्टेनलेस स्टील किंवा ग्रेफाइट आणि सिरेमिक साच्यांसह संपूर्णपणे एकत्र केले पाहिजेत. सांध्यावर सोल्डर बसवले पाहिजे आणि संपूर्ण ऑपरेशन दरम्यान वर्कपीस स्वच्छ ठेवली पाहिजे आणि उघड्या हातांनी स्पर्श करू नये.

ब्रेझिंग आर्गन, हायड्रोजन किंवा व्हॅक्यूम फर्नेसमध्ये केले पाहिजे. ब्रेझिंग तापमान ब्रेझिंग फिलर धातूवर अवलंबून असते. सिरेमिक भागांना तडे जाण्यापासून रोखण्यासाठी, थंड होण्याचा दर खूप वेगवान नसावा. याव्यतिरिक्त, ब्रेझिंगवर विशिष्ट दाब (सुमारे 0.49 ~ 0.98mpa) देखील लागू केला जाऊ शकतो.

पृष्ठभागाच्या गुणवत्तेच्या तपासणीव्यतिरिक्त, ब्रेझ्ड वेल्डमेंट्सची थर्मल शॉक आणि यांत्रिक गुणधर्म तपासणी देखील केली जाईल. व्हॅक्यूम उपकरणांसाठी सीलिंग भागांची देखील संबंधित नियमांनुसार गळती चाचणी केली पाहिजे.

(२) थेट ब्रेझिंग करताना (सक्रिय धातू पद्धत), प्रथम सिरेमिक आणि धातूच्या वेल्डमेंट्सची पृष्ठभाग स्वच्छ करा आणि नंतर त्यांना एकत्र करा. घटक सामग्रीच्या वेगवेगळ्या थर्मल विस्तार गुणांकांमुळे होणारे क्रॅक टाळण्यासाठी, बफर थर (धातूच्या शीटचे एक किंवा अधिक थर) वेल्डमेंट्समध्ये फिरवता येतात. ब्रेझिंग फिलर मेटल दोन वेल्डमेंट्समध्ये क्लॅम्प केले पाहिजे किंवा शक्य तितक्या अंतर ब्रेझिंग फिलर मेटलने भरलेल्या स्थितीत ठेवले पाहिजे आणि नंतर ब्रेझिंग सामान्य व्हॅक्यूम ब्रेझिंगप्रमाणे केले पाहिजे.

जर Ag Cu Ti सोल्डरचा वापर थेट ब्रेझिंगसाठी केला जात असेल, तर व्हॅक्यूम ब्रेझिंग पद्धत अवलंबली पाहिजे. जेव्हा भट्टीतील व्हॅक्यूम डिग्री 2.7 × 10-3pa वर पोहोचते तेव्हा गरम होण्यास सुरुवात करा आणि यावेळी तापमान वेगाने वाढू शकते; जेव्हा तापमान सोल्डरच्या वितळण्याच्या बिंदूच्या जवळ असते, तेव्हा वेल्डमेंटच्या सर्व भागांचे तापमान सारखे राहण्यासाठी तापमान हळूहळू वाढवावे; जेव्हा सोल्डर वितळतो तेव्हा तापमान वेगाने ब्रेझिंग तापमानापर्यंत वाढवावे आणि होल्डिंग वेळ 3 ~ 5 मिनिटे असेल; थंड करताना, ते 700 ℃ आधी हळूहळू थंड केले पाहिजे आणि 700 ℃ नंतर ते भट्टीसह नैसर्गिकरित्या थंड केले जाऊ शकते.

जेव्हा Ti Cu सक्रिय सोल्डर थेट ब्रेझ केले जाते, तेव्हा सोल्डरचे स्वरूप Cu फॉइल प्लस Ti पावडर किंवा Cu भाग प्लस Ti फॉइल असू शकते, किंवा सिरेमिक पृष्ठभाग Ti पावडर प्लस Cu फॉइलने लेपित केले जाऊ शकते. ब्रेझिंग करण्यापूर्वी, सर्व धातूचे भाग व्हॅक्यूमद्वारे डिगॅस केले पाहिजेत. ऑक्सिजन मुक्त तांब्याचे डिगॅसिंग तापमान 750 ~ 800 ℃ असावे आणि Ti, Nb, Ta, इत्यादी 15 मिनिटांसाठी 900 ℃ वर डिगॅस केले पाहिजेत. यावेळी, व्हॅक्यूम डिग्री 6.7 × 10-3Pa पेक्षा कमी नसावी. ब्रेझिंग दरम्यान, फिक्स्चरमध्ये वेल्डिंग करण्यासाठी घटक एकत्र करा, त्यांना व्हॅक्यूम फर्नेसमध्ये 900 ~ 1120 ℃ पर्यंत गरम करा आणि होल्डिंग वेळ 2 ~ 5 मिनिटे आहे. संपूर्ण ब्रेझिंग प्रक्रियेदरम्यान, व्हॅक्यूम डिग्री 6.7 × 10-3Pa पेक्षा कमी नसावी.

Ti Ni पद्धतीची ब्रेझिंग प्रक्रिया Ti Cu पद्धतीसारखीच असते आणि ब्रेझिंग तापमान 900 ± 10 ℃ असते.

(३) ऑक्साइड ब्रेझिंग पद्धत ऑक्साइड ब्रेझिंग पद्धत ही ऑक्साइड सोल्डरच्या वितळण्यामुळे तयार होणाऱ्या काचेच्या टप्प्याचा वापर करून सिरेमिकमध्ये घुसून धातूच्या पृष्ठभागावर ओले करून विश्वासार्ह कनेक्शन मिळवण्याची एक पद्धत आहे. ती सिरेमिकला सिरेमिकशी आणि सिरेमिकला धातूंशी जोडू शकते. ऑक्साइड ब्रेझिंग फिलर धातू प्रामुख्याने Al2O3, Cao, Bao आणि MgO पासून बनलेले असतात. B2O3, Y2O3 आणि ta2o3 जोडून, ​​विविध वितळण्याचे बिंदू आणि रेषीय विस्तार गुणांक असलेले ब्रेझिंग फिलर धातू मिळवता येतात. याव्यतिरिक्त, CaF2 आणि NaF हे मुख्य घटक असलेले फ्लोराईड ब्रेझिंग फिलर धातू देखील सिरेमिक आणि धातूंना जोडण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात जेणेकरून उच्च शक्ती आणि उच्च उष्णता प्रतिरोधकता असलेले सांधे मिळू शकतील.