钎焊陶瓷是连接材料的一种特殊情况。
目前，陶瓷与自身或其他材料的连接技术与大多数其他钎焊工艺不同。
众所周知，陶瓷硬而脆，延展性差，对拉伸应力的耐受性有限。
因此，如果可能的话，陶瓷会被设计成能够承受压缩应力。
虽然陶瓷被用作热绝缘体，但它们对热冲击很敏感。
然而，在一定范围内，它们的性能现在可以调整到预期用途，特别是通过在材料中加入强化颗粒、纤维或晶须。
同时，通过工艺诱导的结构转变，增强其在各种应用中的适用性。
钎焊陶瓷与金属的主要区别在于，大多数常规钎焊材料不会润湿陶瓷。
这是由于这些材料的基本物理特性，例如其强大的离子键和共价键。
此外，由于陶瓷的热力学稳定性高于金属，因此难以形成增强附着力的强化学键。
由于连接陶瓷的经济重要性，目前陶瓷的应用日益广泛，在众多可用于实现合格接头的不同方法中，最重要的、适用性最强的可能仍然是钎焊陶瓷。
早期的陶瓷旨在承受室温使用，主要表现出绝缘性能和耐磨性（在没有冲击的情况下）。
更先进类型的开发源于高温、氧化或腐蚀环境下使用条件的挑战，这些挑战需要具备强大的机械性能。
尤其值得一提的是，陶瓷在热力发动机和发电设施中用于回收废热的应用前景十分广阔。所有这些领域都可能需要钎焊陶瓷。
这些新发展现在被称为结构陶瓷，以表明它们能够满足严苛使用条件下的严格要求。
需要注意的是，陶瓷可以是单片陶瓷，也可以是陶瓷基复合材料。
在每个类型名称或系列中，例如氧化铝，都包含不同的类别，这些类别根据加工参数的不同，可能表现出截然不同的结构和机械性能。
另一个需要注意的问题是，从手册或指南中获取表格化的设计性能可能非常困难，甚至不可能。
这是因为试验结果很大程度上取决于试样的制备和尺寸，以及试验类型。
此外，接头设计对钎焊陶瓷连接工艺的成功也有很大影响。
原因在于陶瓷和金属的热膨胀系数 (CTE) 差异巨大，这可能导致高应力，甚至可能产生裂纹，最终导致失效。
只有在极少数情况下，陶瓷的 CTE 值才与某些低膨胀金属的 CTE 值接近，这对于成功进行陶瓷钎焊而言，实属难得，也颇受青睐。
一种常用的弥合 CTE 值差异的策略是设计接头，使其承受压缩应力。
或者，对于 CTE 值差异很大的情况，可以插入中间材料，使其 CTE 值从最小值逐渐过渡到最大值。
为了促进填充金属对陶瓷的润湿及其在表面的附着力，通常采用以下技术：
1) – 间接陶瓷钎焊：首先在接头的陶瓷表面涂覆一层材料（通常为金属），该材料易于被常规填充金属润湿，而常规填充金属无法润湿未经处理的陶瓷表面。
金属涂层充当金属和陶瓷之间的过渡材料。必须小心避免涂层烧结热循环导致陶瓷开裂。
此类涂层的典型代表是众所周知的钼锰涂层。将特制粉末浆料作为涂料涂覆在陶瓷上。
然后在约 1500°C (2730°F) 的氢气氛炉中烧结，使陶瓷中的玻璃态物质迁移到金属粉末中，从而将其粘合到表面。
其他涂层技术采用物理气相沉积 (PVD) 溅射金属。然后使用适合待连接金属的常规钎料进行陶瓷钎焊。
2) – 使用含有特殊合金元素的活性钎料进行陶瓷直接钎焊。在常规银基钎料中添加对陶瓷构成元素具有强亲和力的金属，可以促进润湿和粘附。
因此，对氧具有强亲和力的金属，如钛、铝、锆、铪、锂、硅或锰，有助于传统的钎焊合金无需特殊处理即可润湿氧化物陶瓷。
与硅、碳或氮反应的金属有助于润湿碳化硅或氮化硅。多年来，为了进行科学研究，人们开发了不少活性填充金属，其中一些可从知名制造商（GTE Wesgo、Degussa AG、Lucas-Milhaupt、Handy & Harman）购买。
然而，在没有经过深入研究和准备的情况下，采购现成的材料并将其用于标准钎焊陶瓷工艺的新应用似乎不太可能。
由于它们的广泛应用，在此背景下还应介绍另外两种情况。一种是将硬质合金刀头钎焊到钢柄上。硬质合金刀具通常由碳化钛、碳化钽或碳化铌与钴粘合剂烧结而成。其他碳化物和其他金属粘合剂也被使用。
含镍银基钎料，如BAg-3、BAg-4和BAg-22，已成功应用。碳化钨刀具需要一种特殊的夹层钎料，包括铜垫片，以减少残余应力。
另一种情况是使用钛基钎料或含钛银铜或镍钛钎料合金进行钎焊的碳化硅刀具。
总而言之，尽管陶瓷钎焊操作并不简单，但如果要在实际应用中充分利用各种陶瓷材料的特殊性能，那么陶瓷钎焊是必不可少的。为了获得成功的结果，必须根据需要进行深入的研究和实验开发。
附于我们2011年8月第96期《实用焊接快报》的8月中旬特刊第64期包含丰富的资源列表，其中包含有关陶瓷钎焊的在线链接，方便随时获取相关信息。
发送询盘