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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。
焊接法
焊接法是一种通过熔化金属焊料来实现陶瓷与金属连接的方法。这种方法操作简单,成本低廉,适用于大批量生产。然而,由于陶瓷与金属的热膨胀系数差异较大,焊接过程中容易产生热应力,导致连接强度降低。此外,焊接接头在高温下容易发生蠕变和疲劳破坏,限制了其在高温环境中的应用。
钎焊法
钎焊法是一种采用低熔点金属作为钎料,在加热条件下使钎料熔化并润湿陶瓷和金属表面,通过冷却凝固实现连接的方法。与焊接法相比,钎焊法的连接温度较低,热应力较小,连接强度较高。但是,钎焊法的工艺参数控制较为严格,且钎料的选择对于连接性能具有重要影响。
扩散连接法
扩散连接法是一种在高温下通过原子扩散实现陶瓷与金属连接的方法。这种方法需要在陶瓷和金属之间施加一定的压力,并在高温下保持一段时间,使两者之间的原子相互扩散形成牢固的连接。扩散连接法的优点是连接强度高、耐高温性能好。但是,该方法的连接温度高、时间长,且对材料表面的清洁度和平整度要求较高。
胶粘剂连接法
胶粘剂连接法是一种利用胶粘剂将陶瓷与金属粘结在一起的方法。这种方法操作简便、成本低廉,适用于不同材料和复杂形状的连接。然而,胶粘剂的耐高温性能和化学稳定性较差,限制了其在高温和腐蚀性环境中的应用。
活性金属法
活性金属法是一种利用活性金属与陶瓷之间的化学反应来实现连接的方法。这种方法需要在陶瓷表面涂覆一层活性金属粉末,然后在高温下使金属与陶瓷发生化学反应形成连接。活性金属法的优点是连接强度高、耐高温性能好。但是,该方法的工艺复杂,且对材料表面的处理和控制要求较高。
直接键合法
直接键合法是一种通过高温处理使陶瓷与金属之间直接形成化学键合的方法。这种方法需要在极高的温度和压力下进行,使陶瓷与金属之间的原子重新排列形成牢固的键合。直接键合法的优点是连接强度高、耐高温性能好且无需使用额外材料。但是,该方法的设备成本高昂,工艺参数难以控制,且对材料的要求极为严格。