陶瓷与金属钎焊的一般工艺可分为表面清理、涂膏、陶瓷表面金属化、镀镍、钎焊和焊后检查七个工序。
表面清理是为了除去母材表面的油污、汗渍和氧化膜。金属件及钎焊材料先进行脱脂,再酸洗或碱洗以除去氧化膜,流水冲洗后烘干。要求高的零件应在真空炉或氢气炉(或离子轰击法)中以适当的温度和时间进行热处理,净化零件表面。清洗后的零件不得与油性物体或裸手接触,应立即进入下道工序或放入干燥器内,不能长时间暴露在空气中。陶瓷部件应先用丙酮和超声波清洗,再用流水冲洗,最后用去离子水煮沸两次,每次15分钟。
直接钎焊
直接钎焊(活性金属法)时,应先清洁待焊接的陶瓷和金属部件表面,然后进行组装。为避免因热膨胀系数不同而导致组件材料产生裂纹,可在焊缝之间旋转缓冲层(一个或多个金属片)。应尽量将钎料夹在两焊件之间或放置在间隙充满钎料的位置,然后像普通真空钎焊一样进行钎焊。
(1)用Ag-Cu-Ti钎料直接钎焊时,应采用真空钎焊。当炉内真空度达到2.7×10-3Pa时,开始加热,此时可迅速升温;当温度接近钎料熔点时,应缓慢升温,使焊件各部分温度趋于一致;当钎料熔化后,迅速升温至钎焊温度,保温时间为3~5分钟;冷却时,在700℃前应缓慢降温,700℃后可随炉自然冷却。
(2)直接钎焊Ti-Cu活性钎料时,钎料可以是Cu箔加Ti粉或Cu件加Ti箔,也可以在陶瓷表面涂Ti粉再涂Cu箔。钎焊前必须对金属件进行真空脱气,无氧铜脱气温度为750-800℃,Ti、Nb、Ta等需在900℃脱气15min。此时真空度不得低于6.7×10-3Pa。钎焊时,将被焊部件组装在夹具内,在真空炉内加热至900-1120℃,保温2-5min。整个钎焊过程中,真空度不得低于6.7×10-3Pa。
(3)Ti-Ni法钎焊工艺与Ti-Cu法相似,钎焊温度为900±10℃。
钎焊后的焊接件除表面质量检查外,还应进行热冲击和力学性能检查。用于真空装置的密封件还必须按照有关规定进行泄漏试验。
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