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1、陶瓷的線膨脹系數(shù)小,而金屬的線膨脹系數(shù)相對(duì)很大,導(dǎo)致接易開裂。一般要很好處理金屬中間層的熱應(yīng)力問題。
2、陶瓷本身的熱導(dǎo)率低,耐熱沖擊能力弱。焊接時(shí)盡可能減小焊接部位及周圍的溫度梯度,焊后控制冷卻速度。
3、大部分陶瓷導(dǎo)電性差,甚至不導(dǎo)電,很難用電焊的方法。為此需采取特殊的工藝措施。
4、由于陶瓷材料具有穩(wěn)定的電子配位,使得金屬與陶瓷連接不太可能。需對(duì)陶瓷金屬化處理或進(jìn)行活性釬料釬焊。
5、由于陶瓷材料多為共價(jià)晶體,不易產(chǎn)生變形,經(jīng)常發(fā)生脆性斷裂。目前大多利用中間層降低焊接溫度,間接擴(kuò)散法進(jìn)行焊接。
6、陶瓷與金屬焊接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與普通焊接有所區(qū)別,通常分為平封結(jié)構(gòu)、套封結(jié)構(gòu)、針封結(jié)構(gòu)和對(duì)封結(jié)構(gòu),其中套封結(jié)構(gòu)效果最好,這些接頭結(jié)構(gòu)制作要求都很高。
焊接法
焊接法是一種通過熔化金屬焊料來實(shí)現(xiàn)陶瓷與金屬連接的方法。這種方法操作簡單,成本低廉,適用于大批量生產(chǎn)。然而,由于陶瓷與金屬的熱膨脹系數(shù)差異較大,焊接過程中容易產(chǎn)生熱應(yīng)力,導(dǎo)致連接強(qiáng)度降低。此外,焊接接頭在高溫下容易發(fā)生蠕變和疲勞破壞,限制了其在高溫環(huán)境中的應(yīng)用。
釬焊法
釬焊法是一種采用低熔點(diǎn)金屬作為釬料,在加熱條件下使釬料熔化并潤濕陶瓷和金屬表面,通過冷卻凝固實(shí)現(xiàn)連接的方法。與焊接法相比,釬焊法的連接溫度較低,熱應(yīng)力較小,連接強(qiáng)度較高。但是,釬焊法的工藝參數(shù)控制較為嚴(yán)格,且釬料的選擇對(duì)于連接性能具有重要影響。
擴(kuò)散連接法
擴(kuò)散連接法是一種在高溫下通過原子擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)陶瓷與金屬連接的方法。這種方法需要在陶瓷和金屬之間施加一定的壓力,并在高溫下保持一段時(shí)間,使兩者之間的原子相互擴(kuò)散形成牢固的連接。擴(kuò)散連接法的優(yōu)點(diǎn)是連接強(qiáng)度高、耐高溫性能好。但是,該方法的連接溫度高、時(shí)間長,且對(duì)材料表面的清潔度和平整度要求較高。
膠粘劑連接法
膠粘劑連接法是一種利用膠粘劑將陶瓷與金屬粘結(jié)在一起的方法。這種方法操作簡便、成本低廉,適用于不同材料和復(fù)雜形狀的連接。然而,膠粘劑的耐高溫性能和化學(xué)穩(wěn)定性較差,限制了其在高溫和腐蝕性環(huán)境中的應(yīng)用。
活性金屬法
活性金屬法是一種利用活性金屬與陶瓷之間的化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)連接的方法。這種方法需要在陶瓷表面涂覆一層活性金屬粉末,然后在高溫下使金屬與陶瓷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成連接?;钚越饘俜ǖ膬?yōu)點(diǎn)是連接強(qiáng)度高、耐高溫性能好。但是,該方法的工藝復(fù)雜,且對(duì)材料表面的處理和控制要求較高。
直接鍵合法
直接鍵合法是一種通過高溫處理使陶瓷與金屬之間直接形成化學(xué)鍵合的方法。這種方法需要在極高的溫度和壓力下進(jìn)行,使陶瓷與金屬之間的原子重新排列形成牢固的鍵合。直接鍵合法的優(yōu)點(diǎn)是連接強(qiáng)度高、耐高溫性能好且無需使用額外材料。但是,該方法的設(shè)備成本高昂,工藝參數(shù)難以控制,且對(duì)材料的要求極為嚴(yán)格。