セラミックスと金属の溶接技術

1. 概要

セラミックスと金属の溶接におけるセラミックスとは、基本的に各種金属、酸素、窒素、炭素などから人工的に合成された新しいセラミックスのことを指します。高強度、耐高温性、耐摩耗性、耐食性、超硬度などの特徴を持ち、広く使用されているものにはアルミナ、窒化ケイ素、ジルコニアセラミックスなどが挙げられます。

2. セラミックと金属の溶接の難しさ

<スパンクラス="bjh-p">1. セラミックスは線膨張係数が小さいのに対し、金属は線膨張係数が比較的大きいため、接続部にクラックが発生しやすくなります。一般に、金属中間層の熱応力の問題には十分に対処する必要があります。

2. セラミック自体の熱伝導率が低く、耐熱衝撃性が弱い。溶接時は溶接部およびその周囲の温度勾配をできる限り小さくし、溶接後の冷却速度を管理する必要があります。

3. ほとんどのセラミックは導電性が低いか、導電性がないため、電気溶接の使用が困難です。この目的のために特別なプロセス措置を講じる必要があります。

4. セラミックス材料は電子配位が安定しているため、金属とセラミックスが接合する可能性は低いです。セラミックは金属化するか、活性フィラー金属ではんだ付けする必要があります。

5. セラミックス材料は共有結合性の結晶が多いため変形しにくく、脆性破壊が起こりやすいです。現在、中間層の多くは溶接温度を下げるために使用され、溶接には間接拡散法が使用されています。

6. セラミックと金属の溶接の構造設計は、通常、フラットシール構造、エンベロープ構造、ピンシール構造、およびカウンターシール構造に分けられます。カプセル化構造の効果 何よりも、これらの接合構造を作るのは非常に困難です。

3. セラミックと金属の溶接の一般的なプロセス

1. 洗浄: 金属やはんだの表面は、通常、洗剤と超音波洗浄を使用して洗浄する必要があります。

2. ペースト: ペーストは主に純粋な金属粉末と適切な金属酸化物粉末で構成されており、粒子サイズは主に 1 ～ 5 μm の間になります。軟膏の粘度。次に、ペイントツールを使用して、メタライズするセラミック表面にペーストを均一に塗布します。コーティングの厚さは通常30〜60μmです。

3. メタライズ：ペーストを塗布した擬似セラミックスを水素炉に入れ、1300～1500℃の温度で1時間保持します。

4. ニッケルめっき: はんだの濡れを良くするために、メタライズ層上に厚さ約 5um のニッケル層が電気めっきされます。ろう付け温度が1000°C未満の場合、電気めっき層を水素炉で1000°Cで15〜20分間仮焼結する必要があります。

5. ラックの組み立て: ステンレス鋼、グラファイト、セラミックの金型を使用して、加工された金属部品とセラミック部品を組み立て、全体の作業中に接合部にろう付けを取り付けます。溶接部分は清潔に保ち、素手で触れないでください。

6. ろう付け：アルゴンガスまたは水素ガスを使用した炉または真空炉で行います。温度の選択、昇温速度の選択などは用途に応じて決定してください。はんだの特性により、温度ストレスによるセラミック部品の亀裂を防ぐために、冷却速度が速すぎないように特別な注意を払う必要があります。

7. 溶接後の検査: セラミックスと金属の溶接後、最初に目視検査が必要であり、その後、技術文書の要件に従って必要な検査が実行されます。