陶瓷金属钎焊

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陶瓷

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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

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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。

优点：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

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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 sg 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 13~24 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

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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

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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。

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活性钎料(Ti Zr Cr Ni) —Tia.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

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Ti活性钎料钎焊

Si3N4 陶瓷

活性元素Ti与Si3N4反应生成TiN和Ti5Si3

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Ti活性钎料钎焊

SiC 陶瓷

Ti+SiC=TiC+Ti5Si3

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特殊钎料对于SiC陶瓷 Ni元素----润湿性不好 Si元素----提高润湿性 但热膨胀系数的差异会 造成的开裂Ni钎料 Si钎料

NiSi钎料 1350℃ 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°。

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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。

SiC陶瓷，800℃氩气保护，纯Al钎料

SiC表面镀Cu 表 不仅改善纯Al钎料对SiC的润湿 面 无 还可以抑制界面Al4C3的形成。处 理SiC

Al

表 面 镀 处 理

Cu

Al2O3陶瓷表面镀Ni处理,可以显著减小润湿角。

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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 进一步补充和完善，这样才能为界面生成物的预测和 反应过程动力学的研究奠定理论基础。

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