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陶瓷和金屬結(jié)合的難點(diǎn)以及兩種結(jié)合方法

535 2021-10-26
陶瓷基板金屬化

                                                                                陶瓷和金屬結(jié)合的難點(diǎn)以及兩種結(jié)合方法

陶瓷材料與金屬材料化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)根本不同,加上陶瓷本身特殊的物理化學(xué)性能,因此無論是

與金屬連接還是陶瓷自身的連接都存在不少的難題。

一,金屬和陶瓷結(jié)合的兩個(gè)難點(diǎn):

其一,陶瓷材料主要由離子鍵和共價(jià)鍵組成,金屬材料則主要是由金屬鍵構(gòu)成,二者幾乎不浸潤,因此需要考慮陶瓷與金屬材料的潤濕性問題;

其二,兩者的線膨脹系數(shù)一般相差較大,當(dāng)采用熱封或者機(jī)械連接時(shí),陶瓷與金屬的接頭處會(huì)有較大的應(yīng)力殘留,削弱接頭的力學(xué)性能甚至使接頭受到破壞開裂,因此需考慮接頭處的熱應(yīng)力緩解問題。

釬焊就是用熔點(diǎn)低于被焊材料的金屬或非晶材料做釬料,加熱到低于被焊件母材熔點(diǎn),高于釬料熔點(diǎn)溫度,利用融化的釬料來潤濕母材、填充焊縫,實(shí)現(xiàn)被焊材料相互連接。

反面雙面氧化鋁陶瓷覆銅板板厚0.635 銅厚105um.jpg

二,陶瓷與金屬結(jié)合的兩種方法:

在陶瓷與金屬的釬焊連接中,釬料在陶瓷上良好的潤濕性是實(shí)現(xiàn)有效連接的前提。根據(jù)潤濕性的不同,陶瓷與金屬的釬焊可分為兩類:

一類是先對(duì)陶瓷表面進(jìn)行預(yù)金屬化處理,再用釬料連接,稱為間接焊接。常見的陶瓷材料表面金屬化的處理方法有電鍍法、燒結(jié)金屬粉末法,活性金屬法和氣相沉積法等。

另一類是直接采用含有活性金屬元素的釬料,活性元素與陶瓷表面反應(yīng),來增加陶瓷與金屬的潤濕性,從而達(dá)到焊接目的,稱為直接(活性)釬焊。目前常用的釬焊活性金屬主要是過渡族元素,因其最外層電子未被填滿,活性高。將活性金屬加入到常用的Cu基,Ag基,Ni基和Au基等釬料中就可以制成活性釬料。

此外,Zr、Hf、V、Ti、Cr等也可以作為活性金屬連接元素,但這些元素的熔點(diǎn)相對(duì)較高,與陶瓷材料的化學(xué)反應(yīng)性差,主要用于非金屬氧化物陶瓷的連接。因此最佳的活性金屬焊料還是Cu基,Ag基,Ni基和Au基等釬料中就可以制成活性釬料。

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