钎焊陶瓷

客户对于陶瓷钎焊最大的顾虑是什么?该如何解决?

陶瓷钎焊本身是一个技术含量较高的工艺。陶瓷本身与金属的熔接难度较大。目前已有机械连接、胶粘、焊接/钎焊以及玻璃-金属封接等较为成熟的工艺,包括微波焊接、超声波焊接、摩擦焊接等,钎焊目前是较为成熟的工艺技术。常用于工程陶瓷的陶瓷-金属连接器。我们采用创新的钎焊技术,欢迎定制样品!

陶瓷钎焊是连接陶瓷和金属的一种有效技术,但它也面临着一系列挑战。让我们来探讨一下客户最关心的两大问题及其解决方法,以及其他一些重要措施:

1.润湿性和接头强度

挑战:与金属不同,由于表面特性不同,陶瓷无法与金属形成牢固的天然结合。这会导致钎焊接头脆性较大,并可能在压力下失效。

解决方案 1:活性金属钎焊 (AMB)

活性金属钎焊使用含有高活性金属的钎焊合金。这种活性金属有助于钎焊材料扩散并(湿润地)粘附在陶瓷表面,从而形成更牢固的结合。

解决方案2:金属化

金属化是指在钎焊前在陶瓷表面涂覆一层薄薄的金属。这层金属可以提高陶瓷的润湿性,使钎焊材料形成更牢固的结合。

金属化过程示意图,显示陶瓷上覆盖一层薄薄的金属
解决方案3:钎焊材料的选择

选择合适的钎焊合金至关重要。对于特定陶瓷材料,具有良好润湿性的合金能够形成更牢固的接头。

2.热膨胀和残余应力

挑战:陶瓷和金属通常具有不同的热膨胀系数 (CTE)。这意味着它们在加热(钎焊过程中)时膨胀的速率不同,在冷却时收缩的速率也不同。这种不匹配会给接头带来应力,并导致开裂。

钎焊陶瓷金属接头出现应力裂纹

钎焊陶瓷金属接头出现应力裂纹

钎焊陶瓷-金属接头出现应力裂纹
方案一:联合设计

优化接头设计可以最大限度地减少应力集中点。这可能包括使用锥形接头来更均匀地分布应力,或加入柔性元件来吸收部分膨胀/收缩失配。

解决方案2:钎焊材料的选择

选择 CTE 接近所连接陶瓷和金属的平均 CTE 的钎焊合金有助于减少应力积聚。

解决方案3:钎焊工艺控制

钎焊过程中精确的温度控制和冷却速度对于最大限度地减少残余应力至关重要。真空钎焊等技术可以去除阻碍钎焊的氧化物,也大有裨益。

其他重要措施

表面清洁度:钎焊表面必须彻底清洁,无灰尘、油污和污染物。钎焊应在无尘环境中进行。使用惰性气体氮气进行特殊清洁和吹扫,有助于确保表面清洁,从而获得最佳钎焊效果。

缺陷检测:钎焊后,应使用X射线探伤设备等技术检查接头是否存在缺陷。这有助于识别可能损害接头完整性的裂纹、缝隙或其他缺陷。

泄漏测试:钎焊接头应进行泄漏测试,以确保其气密性。这通常涉及两个步骤:

负压真空测试:使用真空泵将接头抽真空至最低压力为 5000 Pa(0.5 个大气压)。
正压密封性试验:用惰性气体将接头加压至至少4.2MPa(42个大气压)。如果接头能承受此压力而不泄漏,则视为合格。

通过采取这些综合措施,该公司可以制造出满足客户需求的坚固、可靠、无泄漏的陶瓷金属接头。

陶瓷钎焊是一种连接陶瓷材料的先进工艺技术。航空航天:

我们为此专门准备了洁净室,以提高它们的粘合和连接强度;尤其是在高强度和耐高温的频繁使用中。该技术常用于以下领域:

航天:

在航空航天工业中,陶瓷材料用于制造发动机零件和其他暴露在高温下的零件,因为陶瓷钎焊使这些零件能够承受极端的温度和压力。
汽车行业:

在汽车行业,先进的陶瓷材料用于制造热交换器、传感器和其他关键部件。采用陶瓷钎焊技术,这些部件实现了高效率和高耐用性。
电子产品:

在电子制造中,陶瓷被用作绝缘体和基板。陶瓷钎焊可以使高性能电子元件在高温和其他恶劣环境下稳定、可靠、安全。
医疗设备:

陶瓷材料因其生物相容性而常用于人造骨骼和牙种植体等医疗器械。陶瓷钎焊可确保这些器械的结构完整性和长期耐用性。
能源行业:

在核能和其他能源工业中,陶瓷材料用于制造耐高温和耐腐蚀的部件。陶瓷钎焊技术确保了这些关键部件的可靠性和安全性。
光学和激光技术:

在光学和激光技术中,精密陶瓷元件需要通过陶瓷钎焊与金属或其他材料连接,以确保精确的光传输和反射。
陶瓷钎焊技术在这些领域的应用,主要得益于其能够在保持材料化学稳定性和物理性能的同时,提供高强度、耐高温的连接性能,成为在极端环境下运行的高科技产品和复杂系统中不可或缺的技术。

陶瓷钎焊有多种标准规范,每种规范都有各自的重点和要求。以下是一些最常用的标准:

1. ASTM B828——压力容器和管道用钎焊铜镍硅合金法兰的标准规范

本标准涵盖压力容器和管道用钎焊铜镍硅合金法兰的要求,并规定了此类法兰的材料、尺寸、标记、试验和检验程序。

2. AWS C3.1——压力应用钎焊接头标准规范

本标准规定了压力应用中使用的钎焊接头的一般要求,涵盖了钎料的选择、接头设计、表面处理、钎焊工艺和无损检测。

3. ISO 11849 - 钎焊 - 压力容器和管道用铜镍或镍铜合金法兰

该国际标准与 ASTM B828 类似,涵盖了压力容器和管道钎焊铜镍或镍铜合金法兰的要求。

4. ASME 锅炉和压力容器规范(BPVC)第 IX 节 - 焊接和钎焊资格

本规范规定了焊接和钎焊人员的资格要求和操作规程,广泛应用于发电和石化行业。

5. MIL-STD-2481 - 金属和非金属的粘合和连接

该军用标准提供了金属和非金属键合和连接(包括陶瓷钎焊)的通用指南。它涵盖了表面处理、钎焊填充金属选择、钎焊工艺和无损检测等主题。

除了这些通用标准外,陶瓷钎焊还有许多行业专用标准。例如,航空航天工业就有自己的一套针对飞机部件陶瓷钎焊的标准。

适用于特定应用的具体标准取决于所连接的材料、预期用途以及适用的规范和法规。请务必咨询相关部门,以确定哪些标准适用于您的具体情况。

以下是一些可能对您有帮助的额外资源:

美国材料与试验协会(ASTM): https://www.astm.org/
美国焊接学会(AWS): https://www.aws.org/
国际标准化组织(ISO): https://www.iso.org/home.html
美国机械工程师学会(ASME): https://www.asme.org/
美国国防部(DoD): https://discover.dtic.mil/