Brasatura ceramicarum et metallorum

1. Brazeabilitas

Difficile est ceramicas et ceramicas, ceramicas et metallicas partes brasare. Pleraque stannum globulum in superficie ceramica format, parum vel nihil madefaciens. Metallum adiunctum brasare, quod ceramicas madefacere potest, facile varia composita fragilia (ut carbura, silicida et composita ternaria vel multivariata) in interfacie iuncturae durante brasatura formare potest. Praesentia horum compositorum proprietates mechanicas iuncturae afficit. Praeterea, propter magnam differentiam coefficientium expansionis thermalis inter ceramicam, metallum et stannum, tensio residua in iunctura erit postquam temperatura brasaturae ad temperaturam ambientem refrigerata est, quae fissuras iuncturae causare potest.

Humectatio stannae in superficie ceramicae augeri potest additis elementis metallicis activis ad stannam communem; temperatura humilis et breve tempus brasaturae effectum reactionis interfacialis minuere possunt; tensio thermalis iuncturae reduci potest designando formam iuncturae idoneam et utendo metallo uno vel multistrato ut strato intermedio.

2. Soldare

Ceramica et metallum plerumque in furno vacuo vel furno hydrogenii et argonis coniunguntur. Praeter proprietates generales, metallorum implendorum brasaturae pro instrumentis electronicis vacuis etiam requisita specialia habere debent. Exempli gratia, stannum non debet continere elementa quae pressionem vaporis magnam producunt, ne effusio dielectrica et veneficatio cathodi instrumentorum efficiantur. Generaliter praescriptum est, cum instrumentum operatur, pressio vaporis stanni non excedere 10-3pa, et impuritates pressionis vaporis magnae contentae non excedere 0.002% ~ 0.005%; w (o) stanni non excedere 0.001%, ne vapor aquae generatus durante brasatura in hydrogenio sit, qui aspersionem metalli stanni liquefacti causare potest; Praeterea, stannum mundum et sine oxydis superficialibus esse debet.

Post metallationem ceramicam, cum brasatura fit, cuprum, basis, argentum cuprum, aurum cuprum, aliaque metalla impletoria brasaturae mixtae adhiberi possunt.

Ad brasicam directam ceramicarum et metallorum, metalla impletoria brasicante cum elementis activis Ti et Zr eligenda sunt. Metalla impletoria binaria praecipue sunt TiCu et TiNi, quae ad 1100°C adhiberi possunt. Inter stannum ternarium, AgCuTi(W)(TI) est stannum frequentissime adhibitum, quod ad brasicam directam variarum ceramicarum et metallorum adhiberi potest. Metallum impletorium ternarium per laminam, pulverem, vel metallum impletorium eutecticum AgCu cum pulvere Ti adhiberi potest. Metallum impletorium brasicante B-ti49be2 similem resistentiam corrosionis ac chalybem inoxidabilem et pressionem vaporis humilem habet. Praeferenter eligi potest in iuncturis vacuo obsignandis cum resistentia oxidationis et effusionis. In stanno ti-v-cr, temperatura fusionis infima est (1620°C) cum w(V) 30% est, et additio Cr efficaciter ambitum temperaturae fusionis reducere potest. Stannum B-ti47.5ta5 sine Cr ad brasicam directam aluminae et oxidi magnesii adhibitum est, et iunctura eius ad temperaturam ambientem 1000°C operari potest. Tabula XIV fluxum activum pro nexu directo inter ceramicam et metallum ostendit.

Tabula XIV metallorum implentium ad brasaturam activam pro brasatura ceramica et metallica

2. Technologia brasiendi

Ceramica praemetallizata in gaso inerti purissimo, hydrogenio, vel ambiente vacuo brasi potest. Brasatura vacuum plerumque ad brasationem directam ceramicarum sine metallizatione adhibetur.

(1) Processus universalis brasaturae Processus universalis brasaturae ceramicae et metalli in septem processus dividi potest: purgatio superficiei, obductio pasta, metallizatio superficiei ceramicae, nickeloplastia, brasatura et inspectio post suturam.

Purgatio superficierum propositum est maculas olei, maculas sudoris, et pelliculam oxidi e superficie metalli basis removere. Partes metallicae et stannum primum degrassandae sunt, deinde pellicula oxidi ablutione acida vel alcali removenda, aqua fluenti lavanda et siccanda. Partes cum altis requisitis in furno vacuo vel furno hydrogenii (methodus bombardamenti ionum etiam adhiberi potest) temperatura et tempore aptis calefaciendae sunt ad superficiem partium purificandam. Partes purgatae cum rebus pinguibus aut manibus nudis non contactum facient. Statim in processum proximum vel in siccatorem mittendae sunt. Aeri diu non exponendae sunt. Partes ceramicae acetone et ultrasonis purgandae, aqua fluenti lavandae, et denique bis aqua deionizata per 15 minuta singulis vicibus coquendae sunt.

Inductio pasta est processus magni momenti in metalizatione ceramica. Dum induitur, superficiei ceramicae, quae metallizanda est, penicillo vel machina inducendi pasta applicatur. Crassitudo indutionis plerumque 30 ~ 60 mm est. Pasta plerumque ex pulvere metalli puro (interdum oxido metallico idoneo addito) cum magnitudine particularum circiter 1 ~ 5 µm et glutino organico paratur.

Partes ceramicae inglutinatae in fornacem hydrogenii mittuntur et cum hydrogenio humido vel ammoniaco fracto ad 1300 ~ 1500°C per 30 ~ 60 minuta sinterizantur. Partes ceramicae hydridis obductae ad circiter 900°C calefaciendae sunt ut hydrida dissolvantur et cum metallo puro vel titanio (vel zirconio) in superficie ceramica relicto reagant, ut stratum metallicum in superficie ceramica obtineatur.

Ad stratum metallicum Mo-Mn, ut ferruminatione madefiat, stratum niccoli 1.4 ~ 5 µm crassitudinis electrolytica vel pulvere niccoli obduci necesse est. Si temperatura brasaturae inferior quam 1000°C est, stratum niccoli in fornace hydrogenii praesinterizandum est. Temperatura et tempus sinterizationis 1000°C / 15 ~ 20 min sunt.

Ceramica tractata sunt partes metallicae, quae in unum totum e chalybe inoxidabili vel graphito et formis ceramicis componendae sunt. Ferrum ad commissuras applicandum est, et pars per totam operationem munda manebit, nec nudis manibus tangenda est.

Brasatura in furno argonii, hydrogenii, vel vacui peragenda est. Temperatura brasaturae a metallo adiuncto pendet. Ne partes ceramicae findantur, celeritas refrigerationis non nimis celeris esse debet. Praeterea, brasatura etiam pressionem certam (circiter 0.49 ~ 0.98mpa) adhibere potest.

Praeter inspectionem qualitatis superficiei, iuncturae braseatae etiam inspectioni ictus thermalis et proprietatum mechanicarum subiectae sunt. Partes obturantes pro machinis vacui etiam probationi effusionis secundum regulas pertinentes subiectae esse debent.

(2) Brasatura directa: cum directe brasatur (methodus metalli activi), primum superficies ceramicae et metallicae sudurarum purganda est, deinde eas componendae. Ne rimae a diversis coefficientibus dilatationis thermalis materiarum componentium ortae fiant, stratum intermediarium (unum vel plura strata laminarum metallicarum) inter suduras rotari potest. Metallum adipiscendi brasaturae inter duas suduras prehendendum est vel in loco ubi hiatus, quantum fieri potest, metallo adipiscendi brasaturae impletur, collocandum est, deinde brasatura sicut brasatura ordinaria in vacuo peragenda est.

Si stannum Ag Cu Ti ad brasicam directam adhibetur, methodus brasicam vacue adhibenda est. Cum gradus vacui in fornace 2.7 × attingit, calefactio ad 10-3pa incipe, et temperatura hoc tempore celeriter crescere potest; cum temperatura puncto liquefactionis stanni appropinquat, temperatura lente augenda est ut temperatura omnium partium brasicam ad eandem tendunt esse; cum stannum liquefactum est, temperatura celeriter ad temperaturam brasicam augebitur, et tempus retentionis 3 ~ 5 min erit; dum refrigeratur, lente refrigerandum est ante 700℃, et post 700℃ naturaliter in fornace refrigerari potest.

Cum stannum activum Ti-Cu directe brasatur, forma stanni potest esse lamina Cu cum pulvere Ti vel partes Cu cum lamina Ti, vel superficies ceramica pulvere Ti cum lamina Cu tegi potest. Ante brasationem, omnes partes metallicae gasis purgandae sunt vacuo. Temperatura degasis cupri sine oxygenio erit 750 ~ 800°C, et Ti, Nb, Ta, etc. degasis purgandae sunt ad 900°C per 15 minuta. Hoc tempore, gradus vacui non minor erit quam 6.7 × 10⁻³Pa. Dum brasatur, partes ad conglutinandum in apparatu compone, in fornace vacui ad 900 ~ 1120°C calefac, et tempus retentionis est 2 ~ 5 minuta. Per totum processum brasationis, gradus vacui non minor erit quam 6.7 × 10⁻³Pa.

Processus æreus Ti Ni methodus methodus similis est methodo Ti Cu, ac temperaturae æris 900± 10 ℃.

(3) Methodus brasaturae oxido Methodus brasaturae oxido est methodus ad coniunctionem certam efficiendam utendo phase vitrea, liquefactione stanneae oxido formata, ad ceramicam penetrandam et superficiem metallicam madefaciendam. Ceramica cum ceramicis et ceramica cum metallis coniungere potest. Metalla impletoria brasaturae oxido plerumque ex Al₂O₃, Cao, Bao et MgO constant. Addendo B₂O₃, Y₂O₃ et Ta₂O₃, metalla impletoria brasaturae cum variis punctis fusionis et coefficientibus expansionis linearis obtineri possunt. Praeterea, metalla impletoria brasaturae fluoridi cum CaF₂ et NaF ut componentibus principalibus etiam ad ceramica et metalla coniungenda adhiberi possunt ad coniunctiones cum magna robore et alta resistentia caloris obtinendas.