陶瓷与金属的连接技术
陶瓷_金属的连接技术
工艺材料本文2002202209收到,王申和谭惠民分别系北京理工大学讲师及教授;李淑华系军械工程学院副教授陶瓷2金属的连接技术王 申 李淑华 谭惠民 摘 要 介绍了陶瓷与金属连接的几种方法的机理及特点,重点讨论了对未来动力工程和先进发动机有重要意义的陶瓷与金属纳米复合粘接剂连接、钎焊连接、部分瞬间液相连接及自蔓延高温合成(SHS )连接。
主题词 陶瓷 金属 连接 粘合剂 焊接近年来,随着陶瓷材料的大规模研究开发,陶瓷与陶瓷或陶瓷与金属的连接技术也越来越引起人们的关注[1]。
实现陶瓷与金属的有效连接可进一步扩大陶瓷的应用范围,尤其在航空航天领域,如飞行器及导弹关键部件的连接,但由于陶瓷和金属是两类性质不同的材料,相互结合时在界面上存在着化学及物理性能的差异,特别是化学键差异较大,采用常规的焊接方法不能实现有效连接[2];因此,陶瓷2金属的连接成为近几年来异种材料连接研究的重点[3]。
为探讨陶瓷与金属的连接机理,本文围绕陶瓷与金属的连接介绍几种主要方法及其性能。
1 粘合剂粘接连接粘接具有固化速度快、使用温度范围宽、抗老化性能好等特点,被用于飞机应急修理、炮射导弹辅助件连接、修复涡轮、修复压气机转子等方面。
澳大利亚和美国自70年代以来就采用复合材料补片对损伤的飞机结构进行胶接修理,目前已成功地在多种飞机上得到了应用[4]。
国内,胶接技术的应用也比较广泛,其中在导弹发动机部位四周对称地粘上四块加强瓣,既保护了发动机壳体,又提高了导弹发射时的承载能力。
但这种技术要求胶粘剂可以室温固化、粘接强度高,既要耐冲击力,又要使加强瓣在导弹出炮口时便于分离。
文献[6]认为橡胶型的胶粘剂虽具有优良的耐冲击力,但抗剪切强度不高,胶层破坏时的变形能力大,有可能造成炮射导弹上粘接的四块加强瓣不能同时分离的危险。
因此,选取胺类固化剂加入不同的增韧剂,研究出在通用的环氧树脂中加入室温固化剂和两种液体橡胶共同增韧的配方,解决了炮射导弹上粘接加强瓣问题。
【精品文章】简述陶瓷材料与金属材料的连接工艺
简述陶瓷材料与金属材料的连接工艺
特种陶瓷材料虽然具有优异的绝缘(大部分陶瓷)、耐高温、抗腐蚀性能及耐磨性能，但其脆性大，加工性能很差难以制备出大型或者是形状复杂的结构件。
金属材料具有优良的室温强度、韧性、导电性和导热性，与陶瓷材料在性能上形成了一种明显的互补关系。
使用连接技术将两种材料可靠的结合起来，就可以充分利用各自的优良性能，制造出满足要求的复杂构件。
贴片式陶瓷气体放电三极管--电源保护、信号保护等
一、陶瓷与金属连接的特点与难点
但由于陶瓷材料与金属材料化学键结构根本不同，加上陶瓷本身特殊的物理化学性能，因此无论是与金属连接还是陶瓷自身的连接都存在不少的难题。
其主要体现在如下两个问题，其一：陶瓷材料主要由离子键和共价键组成，金属材料则主要是由金属键构成，二者几乎不浸润，因此需要考虑陶瓷与金属材料的润湿性问题，其二：两者的线膨胀系数一般相差较大，当采用热封或者机械连接时，陶瓷与金属的接头处会有较大的应力残留，削弱接头的力学性能甚至使接头受到破坏开裂，因此需考虑结头处的热应力缓解问题。
二、陶瓷与金属的连接方法
随着陶瓷材料的发展，人们也不断的探索可靠的陶瓷与金属的连接方法来提高先进陶瓷材料的应用范围，下文将为大家简单介绍一些的陶瓷与金属的连接技术。
简述金瓷结合的机制
简述金瓷结合的机制金瓷结合是一种常见的金属陶瓷结合方法，广泛应用于工程领域。
其机制包括物理机制和化学机制两个方面。
物理机制：金瓷结合的物理机制主要是通过金属的熔化渗透和冷凝，将金属和陶瓷牢固地结合在一起。
具体过程如下：1.表面处理：首先，在陶瓷表面进行去污、喷砂或电化学抛光等处理，以提高其表面的粗糙度和活性，增加与金属的接触面积。
2.金属涂敷：将金属层涂敷在陶瓷表面，常用的金属包括钛、铝、铜、镍等。
金属涂敷可以通过电化学、物理气相沉积、热蒸发等方法来实现。
3.加热烧结：将涂敷有金属层的陶瓷进行高温加热处理。
在加热过程中，金属层熔化并渗透到陶瓷内部，与陶瓷形成金属-陶瓷界面。
4.冷凝固化：金属在陶瓷内部冷却凝固后，形成金属颗粒和陶瓷颗粒之间的金属-陶瓷界面，实现金属与陶瓷的结合。
化学机制：金瓷结合的化学机制主要是通过金属与陶瓷之间的化学反应，形成金属-陶瓷界面。
具体机制如下：1.化学反应：金属表面的原子或离子与陶瓷表面的原子或离子发生化学反应，形成新的化合物或溶解析出的物质，从而改变金属与陶瓷的界面性质。
2.扩散：在加热过程中，金属和陶瓷之间发生原子扩散，使化合物的生成面积扩大，增强金属与陶瓷的结合强度。
3.金属-陶瓷界面的形成：在化学反应和扩散的作用下，金属和陶瓷之间形成均匀的界面，界面上有金属的形成区、反应区和扩散区，形成金属颗粒和陶瓷颗粒之间的结合。
综上所述，金瓷结合的机制包括物理机制和化学机制两个方面。
物理机制主要是通过金属的熔化渗透和冷凝，将金属和陶瓷结合在一起；而化学机制则是通过金属和陶瓷之间的化学反应和原子扩散，形成金属-陶瓷界面。
这种结合机制使金属和陶瓷之间形成牢固的结合，提高了材料的强度和耐磨性，广泛应用于工程领域。
陶瓷与金属钎焊的方法、钎料和工艺
陶瓷钎焊陶瓷与金属的连接是20世纪30年代发展起来的技术,最早用于制造真空电子器件,后来逐步扩展应用到半导体、集成电路、电光源、高能物理、宇航、化工、冶金、仪器与机械制造等工业领域。
陶瓷与金属的连接方法比较多,如钎焊、扩散焊、熔焊及氧化物玻璃焊料连接法等,其中钎焊法是获得高强度陶瓷/金属接头的主要方法之一。
钎焊法又分为金属化工艺法和活性钎料法。
我国于50年代末才开始研究陶瓷—金属连接技术,60年代中便掌握了金属化工艺法(活化Mo-Mn法)和活性钎焊法,推动了陶瓷/金属钎焊用材料及其钎焊工艺的发展。
常用的金属和陶瓷钎焊方法常用的钎焊方法有陶瓷表面金属化法和活性金属法金属和陶瓷钎焊工艺陶瓷与被连接金属的热膨胀系数相差悬殊，导致钎焊后使接头内产生较高的残余应力, 而且局部地方还存在应力集中现象,极易造成陶瓷开裂。
为降低残余应力, 必须采用一些特殊的钎焊工艺路线。
①合理选择连接匹配材料；②利用金属件的弹性变形减小应力;③避免应力集中；④尽量选用屈服点低, 塑性好的钎料；⑤合理控制钎焊温度和时间；⑥采用中间弹性过渡层。
其中, 采用中间弹性过渡层的方法是研究和应用最多的方法之一, 采用中间弹性过渡层对降低残余应力的作用较大。
该方法采用陶瓷/ 钎料/ 中间过渡层/ 钎料/ 金属的装配形式进行钎焊, E 和σs 减小, 接头强度越高, 这说明较“软”的中间层能够有效地释放应力, 改善接头强度。
中间过渡层的热膨胀系数与Si3N4 接近固然有好处, 但如E 和σs 很高(如Mo 和W) , 不能缓和应力, 也就不能起到好的作用。
因此, 可以认为E 和σs 是选择中间过渡层的主要着眼点。
中间过渡层的选择应尽量满足下列条件: ①选择 E 和σs 较小的材料; ②中间过渡层与被连接材料的热膨胀系数差别要小; ③充分考虑接头的工作条件。
采用弹性过渡层的陶瓷连接方法的缺点是接头强度不高, 原因是有效钎接面积小。
但这种低应力或无应力接头具有良好的使用性能, 其优点是在热载荷下产生较低的热应力, 接头耐热疲劳, 抗热冲击性能好。
金瓷结合力的类型及各占比例
金瓷结合力的类型及各占比例金瓷结合力是指在陶瓷工艺中，将金属与陶瓷材料结合形成一种强固的结合力，用于增强陶瓷材料的性能。
金属与陶瓷材料的结合力通常可分为机械结合力、化学结合力和物理结合力三类。
1. 机械结合力机械结合力是指金属与陶瓷材料之间通过物理形状的相互锁合而形成的结合力。
在金瓷修复中，通常使用金属栓和陶瓷间的机械结合力来增强修复体的稳定性和牢固性。
机械结合力主要包括以下几种形式：- 滴铸法：将金属熔液直接倒入模具中，使得金属在冷却过程中填满陶瓷材料的凹凸表面，形成锁合效果。
- 雷射熔焊：通过激光焊接技术将金属与陶瓷材料熔融并形成结合。
- 压力结合：将金属和陶瓷材料通过压力结合在一起，利用金属的变形性和陶瓷的压致变形来增加结合力。
- 粘结剂：使用特殊的粘结剂将金属与陶瓷材料粘合在一起，形成结合力。
2. 化学结合力化学结合力是指金属与陶瓷材料之间通过化学反应而形成的结合力。
在金属与陶瓷材料的结合过程中，常常需要使用一些中间层或介质来促进金属和陶瓷材料之间的化学反应，从而增强结合力。
常见的化学结合力方式有：- 金属氧化层：通过金属表面的氧化反应形成氧化层，可以与陶瓷材料形成牢固的化学结合。
- 化学溶胶法：使用在溶剂中悬浮的化学组分，通过浸渍和干燥过程，形成陶瓷涂层，增强结合力。
- 锡焊：使用锡熔液，使得金属与陶瓷材料之间形成结合。
锡和一些金属氧化物之间具有良好的结合性质，可以促进结合。
- 化学键结合：通过金属和陶瓷材料表面化学键的形成，实现金属与陶瓷材料的化学结合。
3. 物理结合力物理结合力是指金属与陶瓷材料之间通过相互作用力而形成的结合力。
物理结合力通常不需要使用化学反应或者机械锁合，而是通过一些物理性质的作用来实现结合。
常见的物理结合力方式有：- 熔融结合：通过加热使得金属和陶瓷材料共熔，并通过冷却形成结合。
- 烧结结合：利用金属和陶瓷材料的烧结性质，通过烧结过程使得两者结合。
- 表面张力：利用金属和陶瓷材料的表面张力，减小界面上的能量差异，增加结合。
陶瓷-金属封装技术
陶瓷-金属封装技术
陶瓷-金属封装技术是一种将陶瓷和金属材料结合在一起，用
于封装电子元器件的技术。
该技术的主要目的是提供更好的电热性能、耐热性和机械强度，以满足高功率电子元器件的需求。
陶瓷-金属封装技术的主要步骤包括：
1. 材料准备：选取适合的陶瓷和金属材料，并进行加工和处理，以获得符合要求的形状和性能。
2. 材料组装：将陶瓷和金属部件进行组装，通常采用焊接、钎焊或黏合等方式进行。
3. 密封封装：通过包封或焊接等工艺，将组装好的陶瓷-金属
结构封装起来，形成一个完整的电子元器件。
4. 电性测试：对封装好的元器件进行电性能测试，以确保其符合设计要求。
5. 最终组装：将封装好的陶瓷-金属元器件和其他电子组件进
行最终组装，以完成目标产品。
陶瓷-金属封装技术主要应用于高功率电子元器件，如功率模块、散热器和射频电路等。
其主要优点包括高热传导性能、良好的机械强度、优异的电绝缘性能和耐高温性能。
总的来说，陶瓷-金属封装技术是一种重要的封装技术，能够
满足高功率电子元器件对性能和可靠性的要求，推动了电子技术的发展。
陶瓷与金属的连接方法
陶瓷与金属的连接方法陶瓷与金属的连接方法主要有：粘合剂粘接、机械连接、熔化焊、钎焊、固相扩散连接、自蔓延高温合成连接、瞬时液相连接等连接方法。
将陶瓷与金属连接起来制成复合构件，可充分发挥两种材料的性能优点，对于改善结构件内部应力分布状态、降低制造成本、拓宽陶瓷材料的应用范围具有特别重要的意义。
1、粘合剂粘接：是利用胶粘剂将陶瓷与金属连接在一起，主要应用于飞机的应急修理、炮弹与导弹的辅助件连接、涡轮和压缩机转子的修复等处。
尽管粘接连接可以一定程度缓解陶瓷与金属间的热应力且工艺简单、效率高，但接头强度通常小于100MPa，使用温度一般低于200℃，大多用于静载荷和超低静载荷零件。
2、机械连接：机械连接是一种借助结构设计的连接方法，有螺栓连接和热套连接两种。
机械连接由于方便已经在部分增压转子与金属的连接中应用。
热套连接获得的接头具有一定的气密性，但仅限于低温使用，且这种接头具有较大的残余应力。
3、钎焊连接：钎焊是最常用的连接陶瓷与金属的方法之一，它是以熔点比母材低的材料做钎料，加热到略高于钎料熔点的温度，利用熔化的液态钎料润湿被连接材料表面，从而填充接头间隙，通过母材与钎料间元素的互扩散实现连接。
包括直接钎焊和间接钎焊。
4、固相扩散连接：是将被连接材料置于真空或惰性气氛中，使其在高温和压力作用下局部发生塑性变形，通过原子间的互扩散或化学反应形成反应层，实现可靠连接。
按连接方式，可分为直接扩散连接和间接扩散连接。
固相扩散连接适用于各种陶瓷与金属的连接，相对于钎焊连接，其具有连接强度高，接头质量稳定、耐腐蚀性能好，可实现大面积连接，且接头不存在低熔点钎料金属或合金，能够获得耐高温接头等优点。
5、熔化焊：采用高能束具有加热和冷却速度快的优点，能在陶瓷不熔化的条件下使金属熔化，形成连接。
熔化焊连接陶瓷和金属主要包括激光焊和电子束焊接。
此法能获得高温下稳定的接头，但是需要对被连接材料进行预热和缓冷，而且陶瓷与金属组配相对困难，连接工艺参数难以控制，设备造价昂贵。
陶瓷与金属焊接的技术
一，概述陶瓷与金属的焊接中的陶瓷基本上指的是人工将各种金属、氧、氮、碳等合成的新型陶瓷。
其具有高强度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、超硬度等特性，而得到广泛应用;常用的有氧化铝、氮化硅、氧化错陶瓷等。
二，陶瓷与金属焊接的难点1,陶瓷的线膨胀系数小，而金属的线膨胀系数相对很大，导致接易开裂。
一般要很好处理金属中间层的热应力问题。
2,陶瓷本身的热导率低，耐热冲击能力弱。
焊接时尽可能减小焊接部位及周围的温度梯度，焊后控制冷却速度。
3,大部分陶瓷导电性差，甚至不导电，很难用电焊的方法。
为此需采取特殊的工艺措施。
4,由于陶瓷材料具有稳定的电子配位，使得金属与陶瓷连接不太可能。
需对陶瓷金属化处理或进行活性钎料钎焊。
5,由于陶瓷材料多为共价晶体，不易产生变形，经常发生脆性断裂。
目前大多利用中间层降低焊接温度，间接扩散法进行焊接。
6,陶瓷与金属焊接的结构设计与普通焊接有所区别，通常分为平封结构、套封结构、针封结构和对封结构，其中套封结构效果最好，这些接头结构制作要求都很高。
三，陶瓷与金属焊接的通用工艺1,清洗:金属和钎料的表面必须清洗干净，陶瓷常用洗净剂加超声清洗。
2,涂膏:膏剂大多由纯金属粉末和适当的金属氧化物粉末组成，颗粒度大都在l~5um之间，用有机粘结剂调制成具有一定粘度的膏剂。
然后用粉刷工具将膏剂均匀涂在陶瓷待金属化表面上，涂层厚度一般为30~60un‰3,金属化:将涂好膏剂伪陶瓷件送入氢炉中，在1300~1500°C的温度下保温Ih04,镀银:为了更好的钎料润湿，在金属化层上再电镀一层厚约5um的银层。
当钎焊温度低于IoOerC时，则电镀层还需在100OC氢炉中预烧结15~20min05,装架:把处理好的金属件和陶瓷件用不锈钢、石墨、陶瓷模具装配成整体，并在接缝处装上钎科;在整个操作过程中待焊接件应保持清洁，不得用裸手触摸。
6,钎焊:在通有氨气的炉中或通有氢气的炉中或真空炉中进行钎焊,其温度选择，升温速度选择等要根据所使用的钎料特性决定，特别注意的是降温速度不得过快，以防止陶觉件由于温度应力而开裂。
金瓷结合的机制
金瓷结合的机制1. 引言金瓷结合是一种将金属和陶瓷材料结合在一起的技术，通过金属和陶瓷的特性互补，实现了新材料的性能优化。
本文将详细介绍金瓷结合的机制，包括金瓷结合的原理、常见的金瓷结合方法以及金瓷结合材料的应用领域。
2. 金瓷结合的原理金瓷结合是通过金属和陶瓷之间的化学键和物理键结合来实现的。
金属和陶瓷具有不同的特性，金属具有良好的导电性、导热性和可塑性，而陶瓷具有优异的耐磨性、耐高温性和化学稳定性。
金瓷结合的原理可以概括为以下几点：•化学键结合：金属和陶瓷在界面处形成化学键，通过原子之间的电子共享或转移来实现结合。
这种化学键结合可以增强金瓷结合材料的力学性能和化学稳定性。
•物理键结合：金属和陶瓷在界面处形成物理键，通过原子之间的静电作用力、范德华力等相互作用来实现结合。
这种物理键结合可以提高金瓷结合材料的界面结合强度和耐磨性。
•界面相容性：金属和陶瓷之间的界面需要具有相容性，即界面处的晶格结构、热膨胀系数等物理特性要匹配。
如果界面相容性不好，会导致金瓷结合材料在使用过程中出现开裂、剥离等问题。
3. 常见的金瓷结合方法金瓷结合可以通过多种方法实现，下面介绍几种常见的金瓷结合方法：3.1 焊接结合焊接结合是将金属和陶瓷材料进行熔接，使它们在界面处形成结合。
常见的焊接结合方法有电弧焊、激光焊、等离子弧焊等。
焊接结合可以实现金属和陶瓷之间的高强度结合，但需要注意控制焊接温度和焊接过程中的气氛，以避免材料的烧结和氧化。
3.2 粘接结合粘接结合是将金属和陶瓷材料通过粘接剂进行结合。
粘接剂可以是有机胶、无机胶、金属粉末等。
粘接结合的优点是可以实现大面积的结合，并且可以在室温下进行。
但粘接结合的界面强度较低，容易受到外界环境的影响。
3.3 烧结结合烧结结合是将金属和陶瓷材料一起进行烧结，使它们在界面处形成结合。
烧结结合可以在高温下进行，通过烧结过程中的扩散和晶界迁移来实现结合。
烧结结合可以实现金属和陶瓷之间的高强度结合，但需要控制烧结温度和烧结时间，以避免材料的烧结不完全和晶粒长大过度。
陶瓷与金属封接基础知识
二、结构材料与焊料
要获得和陶瓷的线膨胀系数相接近的金属或合金，有两个途径。一是 选用无磁的难熔金属及其合金，主要利用其熔点高，固有的线膨胀系数 小的特点。再就是利用铁磁物质的反常热膨胀，以降低基体的线膨胀系 数而获得定膨胀合金。
部分定膨胀合金的线膨胀系数及用途（10-6/℃）
无氧铜的化学成分
二、陶瓷与金属封接材料的分类
铜和陶瓷的线膨胀系数虽差很大，但由于铜的塑性良好，因此在某些 情况下，可以进行非匹配封接。
铜的主要参数
二、结构材料与焊料 2.3 焊料
适当的熔点。
焊 料 的 选 择
良好的浸润性和填缝性能。 能与母材发生作用， 形成一定强度的冶金结合。 具有稳定的均匀的组成。
二、结构材料与焊料
2.1定膨胀合金
定膨胀合金主要用于与陶瓷及玻璃封接。要获得气密封接元器件， 封接金属必须具有和陶瓷相近的线膨胀系数或一定的塑性。作为封接 的两种材料，其线膨胀系数相差越大，封接金属的塑性越差，则封接 面作附近的应力越大，封接件越易炸裂。因此，是否能获得高强度的 封接件，主要取决于两者的线膨胀系数的差别和封接金属的塑性。
能满足产品使用要求。
三、陶瓷与金属封接结构
膨胀系数匹配原则
低弹性模量原则
热导率接近原则
压应力原则
封 接 结 构 设 计 原 则
避免应力集中原则
过渡封接原则
刀口封接原则
挠性结构原则
减少应力原则
焊料优选原则
三、陶瓷与金属封接结构
平封
套封
封接结构 分类
针封
对封
四、陶瓷金属化
陶瓷金属化是在陶瓷表面牢固地粘附一层金属薄膜，使之实现陶瓷和金属 间的焊接。金属化所用原料及其配方是金属化的关键，不同陶瓷，配方也不 同。金属化粉的粒度要细，一般为2μm~3μm，主体是难熔金属Mo，活化剂 有MnO,SiO2,CaO,Al2O3等。添加MnO,SiO2,Al2O3的目的是提高金属化的强度。
精密陶瓷金属封接
精密陶瓷金属封接
精密陶瓷金属封接是一种将陶瓷与金属紧密结合的技术。
这种技术广泛应用于高精度仪器、航空航天、电子元件等领域。
精密陶瓷具有高硬度、耐磨性、耐高温、耐腐蚀等特点，而金属则具有良好的导电性和机械强度。
通过精密陶瓷金属封接，可以将二者的优点结合起来，实现更高的性能。
精密陶瓷金属封接的主要方法有两种：一种是采用金属化处理，即先在陶瓷表面涂上一层金属，再用焊接或钎焊等方法将其与金属连接起来；另一种是采用无金属化处理，即通过高温烧结等方法将陶瓷与金属直接结合起来。
精密陶瓷金属封接技术的难点在于如何保证陶瓷和金属之间的
紧密结合，以及如何解决不同材料的热膨胀系数不同所引起的热应力问题。
解决这些问题需要深入研究材料的物理和化学性质，以及掌握先进的加工和制备技术。
未来，精密陶瓷金属封接技术将在高端制造领域发挥越来越重要的作用，为制造业的发展带来新的突破。
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陶瓷组装及连接技术陶瓷与金属的活性钎焊连接氮化物连接.pptx
3.2 氮化物陶瓷及其与金属的连接
❖氮化物的性质
a) 熔点较高
HfN (3310℃)， TiN (2950℃)，TaN (3100℃)，VN (2030℃)，BN、 Si3N4、AlN等不存在熔点，而在高温直接升华，不利于真空条件下使用。
b) 高硬度
TiN 21.6GPa，ZrN 19.9GPa，Si3N4 18GPa，H-BN的硬度很低（莫氏硬 度为2），c-BN硬度很高，仅次于金刚石。
工艺操作较易，a- Si3N4 含量较高， 颗粒较细
3 气相合成法
3SiCl+4NH3=Si3N4+12HCl 3SiCl+16NH3=Si3N4+12NH4Cl
1000-1200°C 下生成非晶 Si3N4，再 热处理而得高纯、超细的a- Si3N4， 但含有害的 Cl 离子
4 热分解法
3Si(NH)2=Si3N4+2NH3 3Si(NH2)4=Si3N4+8NH3
c) 抗氧化能力
到一定温度后，在空气中氮化物就发生氧化，某些氮化物由于氧化时在 表面形成保护层，从而阻碍了进一步的氧化。
d) 导电性能变化很大
导电性: TiN、ZrN、NbN等。 绝缘性：BN, AlN, Si3N4
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3.2 氮化物陶瓷及其与金属的连接
❖氮化物的性质 Si3N4陶瓷
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3.2 氮化物陶瓷及其与金属的连接
❖氮化物的性质 Si3N4陶瓷 Si3N4陶瓷的应用
• 氮化硅基陶瓷刀具 • 氮化硅陶瓷轴承 • 氮化硅陶瓷发动机 • 高温结构部件 • 耐磨部件 • 透波陶瓷-导弹天线窗/罩等 • 高导热陶瓷
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简述金瓷结合的机制
简述金瓷结合的机制金瓷结合是一种焊接工艺，它是通过在金属表面涂上一层金属陶瓷复合材料，然后在高温下烧结，将陶瓷与金属紧密结合在一起。
金瓷结合技术主要用于各种金属材料与陶瓷材料的连接，广泛应用于工程结构、航空航天、汽车制造、医疗设备等领域。
金瓷结合是一种可靠的连接技术，它具有以下优点：1.结合强度高：金瓷结合具有很高的结合强度，因为在烧结过程中，金属和陶瓷可以互相渗透形成金属陶瓷结合层，从而提高了结合的强度和可靠性。
2.耐高温性好：金瓷结合材料可以在高温环境下使用，具有良好的耐热性和抗热震性能，不易破裂或脱落。
3.耐腐蚀性好：金瓷结合材料具有很好的耐腐蚀性，能够抵御许多酸性和碱性介质的侵蚀。
4.结构简单：金瓷结合工艺简单，加工过程中无需额外操作，提高了生产效率和降低了成本。
5.可实现多种材料的连接：金瓷结合技术可以连接不同材料的金属和陶瓷，使得材料的选择更加灵活多样。
金瓷结合的机制如下：1.表面处理：首先，金属表面需要进行处理，以去除氧化膜和其他污染物，并增加表面粗糙度，以提高结合性能。
常用的表面处理方法包括研磨、抛光、酸洗等。
2.涂覆金属陶瓷复合材料：在金属表面上喷涂一层金属陶瓷复合材料，通常是采用喷涂、堆焊、热喷涂等方法将金属陶瓷粉末喷射到金属表面。
金属陶瓷复合材料一般由金属粉和陶瓷粉按一定比例混合制成，具有较高的烧结活性和机械性能。
3.烧结过程：将喷涂的金属陶瓷复合材料与金属基材一起在高温下进行烧结。
在高温下，金属粉和陶瓷粉之间会发生相互反应和扩散，形成金属陶瓷结合层。
烧结温度和时间一般根据金属和陶瓷的特性以及结合要求来确定。
4.冷却和加工：烧结完成后，陶瓷与金属紧密结合，形成金瓷薄层。
然后，冷却金瓷结合的物体，并根据需求进行后续加工和检测。
需要注意的是，金瓷结合的成功与否和结合剂的选择和质量有很大关系。
常用的金属陶瓷复合材料包括金属-氧化物复合材料、金属-碳化物复合材料、金属-硼化物复合材料等。
《玻璃(陶瓷)与金属阳极键合界面结构及力学性能》范文
《玻璃（陶瓷）与金属阳极键合界面结构及力学性能》篇一一、引言随着现代科技的发展，玻璃（陶瓷）与金属的键合技术已成为众多领域中不可或缺的工艺。
这种键合技术不仅在电子封装、生物医疗器材等领域具有广泛的应用，同时也涉及到多种不同材料的界面结构和力学性能的探究。
本文主要就玻璃（陶瓷）与金属阳极键合界面的结构以及其力学性能进行探讨，旨在为相关领域的研究和应用提供理论依据和参考。
二、玻璃（陶瓷）与金属阳极键合界面结构玻璃（陶瓷）与金属的阳极键合是一种通过电化学反应实现两种材料之间牢固连接的工艺。
其界面结构主要包含以下几个部分：1. 金属表面层：金属表面经过适当的预处理后，会形成一层具有高活性的表面层，这层表面层是阳极键合过程中的关键部分。
2. 玻璃（陶瓷）表面层：玻璃（陶瓷）表面也需要进行预处理，以增加其表面的活性，使其能够与金属表面发生有效的反应。
3. 键合层：在阳极键合过程中，金属和玻璃（陶瓷）之间会形成一种化学键合层，这种化学键合层具有很高的强度和稳定性。
4. 扩散层：在键合过程中，金属和玻璃（陶瓷）中的元素会发生相互扩散，形成一种扩散层，这有助于提高键合界面的力学性能。
三、玻璃（陶瓷）与金属阳极键合的力学性能玻璃（陶瓷）与金属阳极键合的力学性能主要表现在以下几个方面：1. 抗拉强度：阳极键合后的界面具有较高的抗拉强度，这得益于界面处形成的化学键合层和扩散层。
2. 剪切强度：在承受剪切力时，键合界面能够保持较高的强度，表现出良好的剪切性能。
3. 冲击韧性：由于键合界面的稳定性较高，因此具有良好的冲击韧性，能够在受到冲击时抵抗断裂。
4. 疲劳性能：经过长期的疲劳测试，玻璃（陶瓷）与金属阳极键合的界面依然能保持良好的力学性能。
四、结论通过对玻璃（陶瓷）与金属阳极键合界面结构及力学性能的研究，我们得出以下结论：1. 玻璃（陶瓷）与金属的阳极键合是一种有效的连接技术，其界面结构主要由金属表面层、玻璃（陶瓷）表面层、键合层和扩散层组成。
陶瓷与金属的连接浅讲
四、结果分析与反思
钎焊接头的抗剪强度及断口分析
图5 钎焊接头断口形貌
断口表面较为平整，断裂发生于 钎缝，断裂方式为脆性断裂．
四、结果分析与反思
结论
( 1) 利用 Sn-0.3Ag-0.7Cu-4% Ti 金属化涂料在金属化温度 900 ℃、保 温 时 间 30 min 条 件 下 对Al2O3陶瓷进行金属化处理，得到结合良好的金 属化层; 金属化层基体为锡基固溶体，其中分布着大量块状 Ti6Sn5相． ( 2) 在连接温度 600 ℃ 、保温时间 5 min 条件下，Al2O3陶瓷 与铜钎缝 接头 的 界 面 结 构为 Cu /Cu3Sn( Ⅰ区) / Cu6Sn5( Ⅱ区) /Sn( s，s) + Ti6Sn5( Ⅲ区) /Al2O3陶瓷． ( 3) Al2O3陶瓷/铜间接钎焊接头的抗剪强度为13.6 MPa，接头的断裂形 式为脆性断裂，断裂发生在金属间化合物层．
钎焊装配示意图 钎焊时以10 ℃ / min 的速率升温至钎焊温 度600 ℃ ，保温时间5 min，然后以 10 ℃ / min 的速率降温至 200 ℃ ，炉冷至 室温．
PART FOUR
四、结果分析与反思
四、结果分析与反思
机械球磨对钎料的影响
说明经过机械球磨过程后， 金属化涂料中的钛以单质的形 式存在，未与钎料发生机械冶 金反应。
钎焊装配示意图
三、实验过程
实验流程图：
1、准备材料 3、陶瓷表面金属化 5、接头组织分析 与力学性能测试
2、制备Sn-0.3Ag0.7Cu-4Ti金属涂料
4、钎焊
三、实验过程
陶瓷表面金属化粉末铺展示意图 首先以 20℃ / min 的速率升温至 500 ℃ ， 保温时间 5 min，再以10 ℃ / min 的速 率升温至 900 ℃ ，保温 30 min，然后以 10 ℃ / min 的速率降温到 500 ℃ ，随炉 冷至室温．
陶瓷与金属的钎焊工艺
陶瓷与金属的钎焊工艺1 陶瓷与金属的钎焊(一般称为封接) 广泛用于电子管和半导体的制造，此外，还用于变压器、整流器、电容器和水银开关的密封上。
2 陶瓷与金属的钎焊方法主要分两类：烧结金属粉末法和活性金属法。
3 烧结金属粉末法这种方法的原理是：在还原气氛中借高温在陶瓷上烧结一层金属粉，使瓷面带有金属性质，即所谓陶瓷金属化，随后用钎焊来实现它与金属件的连接。
金属化配方是烧结金属粉末法的关键。
对不同的陶瓷，金属化配方是不一样的。
金属化配方中主体一般是难熔金属粉，用得最多的是钼粉，其次是钨粉。
另外，为了改善难熔金属粉末与陶资的结合，还添加原子序数在 22～28之间的金属，最常用的是锰、铁、钛粉。
对于高氧化铝瓷还要添加一定量的金属氧化物。
将这样组成的粉剂与硝棉、醋酸戊脂及丙酮配成金属化膏，涂在陶瓷的钎焊面上，然后在氢气中进行烧结，使陶瓷金属化。
瓷件经过金属化烧结上钼或钨后，由于一般钎料对金属化层的润湿差，需再电镀上一层镍，然后用钎料进行钎焊。
钎焊时应施加一定压力(约 0.49～0.98MPa)。
钎焊在氢气保护下或真空中进行。
4 活性金属法4.1 活性金属法钎焊有三种方式：a）将钛或锆以垫片方式放在陶瓷与金属间进行钎焊；b）将钛或锆的细粉或者钛或锆的氢化物，预先涂在待连接面上，再放上钎料进行钎焊，c）用含钛和锆的活性钎料直接进行钎焊。
4.2 活性金属钎焊法的实质是：钛同很多金属能形成共晶合金，在钎焊加热过程中就能形成这种含钛的合金。
这类合金具有很强的活性，在高温和高真空下同陶瓷中的氧化物接触时使氧化物局部还原，在界面区形成复杂的间隙固溶体和置换固溶体。
例如，钛同 A1203作用时，在 950℃下A123局部被钛还原，形成钛的间隙固溶体。
同时，被还原出来的铝又溶于钛中，形成置换固溶体。
钛同 SiO2作用时形成氧在钛中的固镕体，同时产生钛同硅的金属间化合物，因为硅与钛不形成固溶体。
熔化钎料就在固溶体和金属间化合物上铺展，并填满间隙。
耐磨陶瓷金属粘贴方法
耐磨陶瓷金属粘贴方法
陶瓷和金属材料都具有良好的耐磨性能，但它们的粘接却很困难。
为了解决这个问题，人们发明了一些耐磨陶瓷金属粘贴方法。
首先，使用化学方法进行粘接。
这种方法可以通过在陶瓷和金属表面涂上一层化学物质，然后将两者紧密粘合起来。
这些化学物质能够形成一种难以分离的化学键，从而使得陶瓷和金属之间的粘接更加牢固。
其次，采用机械方法进行粘接。
这种方法需要使用一些特殊的机械结构，将陶瓷和金属紧密粘合起来。
例如，可以在金属表面上刻上一些凹槽，然后将陶瓷插入这些凹槽中，从而实现粘接。
最后，采用热膨胀法进行粘接。
这种方法需要使用一些特殊的材料，使得在高温下，陶瓷和金属的膨胀系数相等。
当两者加热至高温时，它们会自然地粘合在一起，从而实现粘接。
总之，耐磨陶瓷金属粘贴方法有很多种，每种方法都有其独特的优点和缺点。
选择合适的粘接方法需要考虑到具体的应用场合和材料特性。
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陶瓷与金属的连接技术
1. 引言
陶瓷和金属是两种不同性质的材料，它们在物理、化学和力学特性上存在明显差异。
由于这种差异，将陶瓷与金属进行有效连接是一个具有挑战性的任务。
然而，随着科技的发展和工程需求的增加，陶瓷与金属之间的连接技术变得越来越重要。
本文将介绍几种常见的陶瓷与金属连接技术，并对其优缺点进行探讨。
2. 黏结剂连接
黏结剂连接是一种常见且简单的方法，用于将陶瓷与金属材料连接在一起。
该方法通过使用黏合剂或粘合剂来实现连接。
黏结剂可以是有机或无机材料，如环氧树脂、聚酰亚胺等。
2.1 优点
•黏结剂连接方法简单易行。
•可以实现大面积接触。
•黏结剂具有一定的柔韧性，可以缓解因材料差异而引起的应力集中问题。
2.2 缺点
•黏结剂连接的强度受到黏结剂本身性能的限制。
•黏结剂可能会受到温度、湿度等环境因素的影响而失效。
•黏结剂连接需要进行精确的表面处理和涂覆工作，增加了制造成本和复杂度。
3. 焊接连接
焊接是一种常用的金属连接技术，它也可以用于将陶瓷与金属材料连接在一起。
在焊接过程中，通过加热和冷却来实现材料之间的结合。
3.1 激光焊接
激光焊接是一种高能量密度焊接方法，适用于陶瓷与金属之间的连接。
激光束可以在非常短的时间内加热材料，从而实现快速焊接。
3.1.1 优点
•激光焊接可以实现高强度连接。
•焊接区域小，对周围区域影响小。
•可以实现高精度、无损伤的焊接。
3.1.2 缺点
•激光设备昂贵且操作复杂。
•对材料表面质量要求较高。
•需要进行精确的焊接参数控制。
3.2 电子束焊接
电子束焊接是一种利用高速电子束加热材料并实现连接的方法。
它可以在真空或低压环境下进行，适用于陶瓷与金属之间的连接。
3.2.1 优点
•电子束焊接可以实现高强度连接。
•焊接区域小，对周围区域影响小。
•可以实现高精度、无损伤的焊接。
3.2.2 缺点
•电子束设备昂贵且操作复杂。
•对材料表面质量要求较高。
•需要进行精确的焊接参数控制。
4. 氧化铝陶瓷与金属连接技术
氧化铝陶瓷是一种常见的工程陶瓷材料，具有优异的耐磨、耐腐蚀和绝缘性能。
将氧化铝陶瓷与金属连接在一起是一个具有挑战性的任务，因为两者之间存在明显的热胀冷缩差异。
4.1 焊锡连接
焊锡连接是将氧化铝陶瓷与金属连接的一种常见方法。
在焊锡连接过程中，通过在氧化铝陶瓷和金属表面涂覆焊锡，并利用焊接工艺将两者连接起来。
4.1.1 优点
•焊锡连接简单易行。
•可以实现可靠的连接。
•焊接区域小，对周围区域影响小。
4.1.2 缺点
•焊锡连接的强度受到焊锡本身性能的限制。
•焊接温度较高，容易导致氧化铝陶瓷热胀冷缩不均匀而引起开裂。
4.2 金属化处理
金属化处理是将氧化铝陶瓷表面涂覆一层金属材料，然后通过焊接等方法将其与金属连接。
金属化处理可以提高氧化铝陶瓷与金属之间的结合强度和稳定性。
4.2.1 优点
•金属化处理可以提高氧化铝陶瓷与金属之间的结合强度。
•可以实现可靠的连接。
•可以适应不同材料之间的线性膨胀系数差异。
4.2.2 缺点
•金属化处理需要进行精确的表面处理和涂覆工作，增加了制造成本和复杂度。
•需要对金属化层进行保护，以防止氧化和腐蚀。
5. 结论
陶瓷与金属的连接技术是一个具有挑战性的任务。
黏结剂连接、焊接连接以及氧化铝陶瓷与金属的特定连接技术都可以实现陶瓷与金属之间的有效连接。
选择适当的连接方法需要综合考虑材料性能、工程需求和制造成本等因素。
随着科技的不断发展，我们相信将会出现更多创新的陶瓷与金属连接技术，满足不同领域对于材料连接强度、稳定性和可靠性的要求。