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        擴散焊接 - 陶瓷和陶瓷/金屬接頭
        發布時間:2022-08-01

        擴散焊接 - 陶瓷和陶瓷/金屬接頭

        擴散焊接是通過原子遷移實現的固相過程,沒有組件的宏觀變形。初始表面平整度和清潔度是必不可少的。要求表面粗糙度值小于 0.4 微米,并且在粘合之前必須在丙酮中清潔樣品。通常,在施加壓力的情況下,過程變量的范圍從中等溫度下的幾個小時 (0.6T m) 到高溫下的幾分鐘 (0.8T m )。該工藝最常用于航空航天工業中的鈦。然而,陶瓷可以擴散焊接到自身和金屬上。

        除非存在擴散助劑或(更常見的)第二相,否則很難實現陶瓷-陶瓷擴散焊接。這些是晶界處最典型的玻璃相。

        焊接薄墊片以構建復雜的 3D 結構是該技術的最新應用之一。這已經實現了氧化鋁組件的快速原型制作。有人可能會說這是燒結;實際上,擴散焊接和燒結的機制幾乎沒有區別。

        擴散焊接通常在通過元件或感應單元加熱的單軸壓力機中進行(可以使用熱等靜壓,但需要更復雜的夾具)。這也對要處理的組件的大小提出了限制。然而,最近的一項創新使用微波加熱,這已被證明可以在幾分鐘內產生出色的粘合。

        連接不同材料時通常會增加一個復雜因素 - 熱膨脹系數 (CTE) 的差異。這會導致在界面處產生應變,從而導致粘合過早失效。這可以通過確保正確設計粘合線和/或通過使用中間層來克服,中間層的 CTE 介于待連接材料的中間層,并且通常具有低彈性模量。適當堆疊中間層(厚度從微米到毫米不等)可以使擴散結合發生。

        在電子工業中,氧化鋁和氮化鋁已使用薄金夾層與銅結合。金是一種非常好的中間層,并且可以在低至 300°C 的溫度下產生擴散結合。

        擴散——或更準確地說是離子遷移——形成了靜電鍵合的基礎。靜電粘合要求被連接的表面必須盡可能平坦和清潔。待粘合的組件在真空中加熱并施加壓力。典型條件是 3MNm -2和 400°C。當達到所需溫度時,施加約 100V 的直流電壓,金屬部件保持正電壓。非金屬成分必須包含移動離子,例如 Na+。該工藝已成功應用于β-氧化鋁等玻璃和陶瓷。
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                                                                                靜電鍵合的硅玻璃換能器

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