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【氧化锆陶瓷】氧化锆陶瓷与不锈钢真空钎焊发黑的工艺问题与解决办法

发布时间:2019-10-28 09:54:23  浏览次数:

【氧化锆陶瓷】氧化锆陶瓷与不锈钢真空钎焊发黑的工艺问题与解决办法

氧化锆陶瓷具有耐酸碱腐蚀、耐磨、抗冲击韧性高、硬度高、价格适中等性能优点,并且一定掺杂结构的氧化锆在一定温度下具有氧离子传导性能。以上性能特点使氧化锆陶瓷广泛应用于耐磨、高强度、耐腐蚀、氧传感器、固体氧化物燃料电池等领域。

为进一步发挥氧化锆陶瓷的性能优势和拓展应用领域,需要把氧化锆陶瓷和金属连接起来行新的结构材料。传统的机械连接工艺在密封性和连接强度上难以满足结构需求,更多的结构设计需要把氧化锆陶瓷和不锈钢、钛合金等金属焊接起来,用钎焊工艺把氧化锆陶瓷和钛合金连接起来可以应用于植入式神经微刺激治疗器件的封装,通过优化焊料组分、结构设计能够获得生物兼容性好、较高的连接强度和持久的密封性。在氧化锆陶瓷与金属的焊接工艺中,钎焊是首选工艺之一,特别是真空钎焊工艺。但是,在进行氧化锆陶瓷与金属的真空钎焊过程中,经常会遇到氧化锆陶瓷发黑变色、陶瓷绝缘性下降甚至变成导体、韧性下降容易断裂等问题。经过我们长期的工艺总结和技术分析,以上工艺缺陷原因如下:

焊料中的活性金属元素再和氧化锆陶瓷润湿过程中,钛和氧化锆陶瓷中的原子氧进行结合形成钛的氧化物,二氧化锆在失去部分氧原子后,晶格形成缺陷进而变成了半导体状态,在晶格改变后,氧化锆陶瓷的韧性急剧下降,晶格改变也是颜色改变的主要原因。

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主要工艺解决思路有:选择合适的焊料,主要是挥性元素的含量、合金状态,值得注意的是国产焊料在润湿性、铺展状态上和进口的焊料有很大的差别;优化陶瓷组分配比,增强陶瓷的稳定性;控制每个焊接阶段的气氛,有时高要求的真空度对解决氧化锆陶瓷的失氧问题并不是最佳思路。

经过我们的技术攻关,现在的氧化锆陶瓷和钛合金及不锈钢的焊接结构件性能能达到:陶瓷焊接件可以在900℃,氧化或还原气氛中长期工作,密封性可以达到1.3*10-9L/Pa/S,在400℃以下工作时可以耐压20兆帕。

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