金属和陶瓷的钎焊技术及新发展

金属和陶瓷的钎焊技术及新发展金属和陶瓷的钎焊技术及新发展摘要：综述了金属和陶瓷常用的钎焊工艺和部分瞬间液相(r,rlp)钎焊法，指出了金属和陶瓷钎焊的难点，展望了其发展趋势。

活性金属钎焊能有效改善陶瓷表面的润湿性，具有广泛的应用前景，而pn』p法为金属与陶瓷的高强度耐热连接开辟了一个新途径，正不断引起人们极大的兴趣和关注。

关键词：金属；陶瓷；中图分类号：tg454钎焊；部分瞬间液相钎焊文献标识码：a工程陶瓷以其优异的耐高温、耐腐蚀、耐磨损的性能特点．已发展成为被普遍认可的高性能结构材料，但陶瓷件塑性差、不耐冲击．使其应用受到限制i1]。

金属和陶瓷的钎焊技术可以实现2种材料性能优点的相互结合，从而有效扩大其应用范围。

是当前材料科学和工程领域的研究热点之一。

钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到钎料熔点和母材熔点之间的温度，利用液态钎料润湿母材、填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接的焊接方法[2]。

由于普通金属钎料在陶瓷表面润湿性很差。

因此提高钎料在陶瓷表面的润湿性是保证钎焊质量的关键。

此外，金属和陶瓷物理性能、力学性能的不匹配也是影响钎焊的重要因素。

1 金属和陶瓷钎焊的难点金属陶瓷钎焊的主要难点在于冶金不相容和物性不匹配。

冶金不相容是指钎料熔化后对陶瓷不浸润，难以在熔接区和陶瓷实现原子间的冶金结合：物性不匹配是指金属陶瓷的热膨胀系数差异太大。

在钎焊结合区存在很大的应力梯度。

钎焊产生的热应力使连接强度降低、质量难以满足需要。

目前常常通过添加活性元素以改善钎料在陶瓷表面的润湿性，采用添加缓冲层的方法来解决金属陶瓷物性不匹配的问题。

缓冲层分为软性缓冲层、硬性缓冲层和软硬双层缓冲层三大类。

软性缓冲层的热膨胀系数较高，夹在金属钎料与陶瓷之间可以解决热膨胀不匹配引起的残余应力．但与金属间的连接往往不够理想．因此在某些情况下采用软硬双层缓冲层：一层是与陶瓷有较好结合强度的软性缓冲层；一层是低膨胀系数的硬性缓冲层．夹在钎料与陶瓷之间进行施焊．这种方法能够在一定的程度上改善接头性能。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

陶瓷与金属的焊接技术王仲礼山东济南山东轻工业学院(250100) 摘要 陶瓷与金属的焊接是扩大陶瓷应用领域的关键技术之一。

本文介绍了陶瓷与金属焊接的技术方法及其最新进展,阐述了陶瓷与金属焊接技术的应用前景。

关键词 陶瓷　金属　焊接技术 近几年发展起来的高性能陶瓷具有金属材料无法比拟的耐热、耐腐蚀、耐磨等优良性能,其应用范围日益扩大。

但陶瓷的塑性较差,难以制作复杂结构件,且冷加工困难。

因此,在许多场合下,陶瓷材料不能单独使用,而是同其它类型的材料(如金属材料)组合在一起,以连接体的形式使用,更好地发挥陶瓷作为结构材料及电绝缘材料的优越性能。

为此,提供牢固而可靠的连接技术是十分必要的,这一领域已成为当今世界各国研究的热点课题。

大部分陶瓷性脆质硬,熔点比金属的高,其线膨胀系数与金属的相差较大,使焊后接头中的残余应力很高。

加之陶瓷与金属的相容性差,因此金属与陶瓷的焊接性很差,用电弧焊或电阻焊不能获得满意的焊接接头,粘接和机械连接的应用范围也很小,生产中通常采用钎焊和扩散焊。

随着研究的不断深入,又出现了许多新方法。

1　工业上陶瓷与金属焊接的方法111　钎焊钎焊可分为两步法钎焊和一步法钎焊。

两步法是先在陶瓷表面预金属化,然后再进行钎焊,关键是陶瓷表面的预金属化,目前有如下方法:(1)M n 2M o 法。

将M nO 2与M o 的粉末(颗粒大小约1～2Λm )用粘接剂粘到陶瓷表面,随后在1000～1800℃的氮或氢气氛中烧结,在表面形成玻璃相,并且部分金属氧化物得到还原,产生金属表面层。

然后在预金属化的表面涂一层金属(一般涂镍)。

(2)使用活性金属及难熔金属盐,将金属盐如碳酸银等涂在陶瓷表面,最终还原成金属。

(3)PVD 法。

通常在真空中于陶瓷表面镀上一层钛,再用银铜钎料(如A g 230Cu 210Sn )将镀钛的陶瓷与金属钎焊起来。

这种方法也称为活化基材法(A SP 法)。

(4)CVD 法。

使用化学方法在陶瓷表面沉积一层钛,然后用银铜钎料将镀钛的陶瓷与金属钎焊起来,这也是A SP 法的一种。

陶瓷金属真空钎焊陶瓷金属真空钎焊是一种重要的金属连接技术，它可以广泛应用于航空航天、能源、电子、医疗等领域。

本文将从材料选择、工艺流程、设备要求和注意事项等方面介绍陶瓷金属真空钎焊的基本原理和关键技术。

首先，选择合适的材料至关重要。

在陶瓷金属真空钎焊中，陶瓷和金属是主要的材料。

陶瓷一般选用高温稳定、热膨胀系数匹配良好的陶瓷材料，如氧化铝、氮化硅等。

金属材料则需选择与陶瓷具有良好的相容性和蠕变性，如钼、铜、钛等。

其次，根据实际需要确定工艺流程。

陶瓷金属真空钎焊主要包括四个步骤：清洗、贴片、高温加热和冷却。

首先，需要对待连接的陶瓷和金属进行表面清洗，以去除杂质和氧化层。

然后，将金属贴片置于陶瓷表面，注意要保证贴片的平整和紧密贴合。

接下来，将工件放入真空炉中，在高温下进行钎焊，使陶瓷和金属之间发生扩散反应，形成稳定的连接。

最后，在真空环境中冷却工件，并进行进一步的加工和检测。

第三，在设备选型时需考虑以下几个方面。

首先是真空炉的选择，要求具备良好的密封性能和温度控制能力。

其次是加热方式，常用的有电阻加热、电子束加热和激光加热等，需根据具体情况选择。

此外，还需要考虑支撑装置、固定装置和真空度测试仪等辅助设备的选配。

最后，钎焊过程中需要注意以下几点。

首先是表面处理，要保证连接面的平整度和清洁度，以提高连接质量。

其次是温度控制，要根据材料的熔点和热膨胀系数进行合理控制，避免产生应力和变形。

此外，还要注意钎料的选择和涂布方式，以确保钎焊接头有足够的强度和密封性。

综上所述，陶瓷金属真空钎焊是一项复杂而重要的技术，其成功与否关系到连接件的质量和性能。

在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的材料，合理设计工艺流程，选配适当的设备，并严格控制每个环节，才能保证钎焊连接的可靠性和稳定性。

希望本文对读者在陶瓷金属真空钎焊领域有所启发和指导。

1前言先进陶瓷材料具有硬度高、强度大、耐高温、耐磨性能好、抗腐蚀、抗氧化等优良的特性和广阔的应用前景，尤其是在电子、能源、交通、发动机制造、航空航天等领域。

然而，陶瓷的韧性值较低，属于脆性材料，采用机械加工的方法难以制备出尺寸较大和复杂结构的构件，为了克服先进陶瓷的脆性及难加工等问题，拓宽其进一步的应用与发展，常将陶瓷与金属连接起来，在性能上形成一种互补关系，使之成为理想的结构和工程材料，以满足现代工程的应用[1-2]。

陶瓷与金属的连接既是连接领域的热点问题又是难点问题，首先金属与陶瓷在化学键型、物理和化学特性、力学性能及微观结构等方面具有较大的差异；其次，陶瓷与金属的热膨胀系数相差较大，连接时在界面处导致残余应力的集中，致使接头强度下降。

生产中常用钎焊或扩散焊的方法将陶瓷与金属（陶瓷）连接起来，随着连接技术的深入研究，相继研发了一些新的方法（中性原子束焊、激光焊、超声波焊、微波焊以及燃烧合成技术等）[3]。

本文针对近年陶瓷与金属连接而开发的连接技术进行阐述，总结最新的研究成果并对其进行展望。

2陶瓷与金属的连接技术15世纪中叶，我国明代景泰蓝的制作开创了陶瓷与金属连接技术的先河，但是，具有产业化的、工业规模的连接技术则始于20世纪30年代。

Wattery 和德律风根公司的Pulfrich于1935~1939年在陶瓷表面喷涂一层高熔焦仁宝1,2，荣守范1，李洪波1，朱永长1，刘文斌1，张圳炫1（1.佳木斯大学材料科学与工程学院，佳木斯154007；2.佳木斯大学机械工程学院，佳木斯154007）陶瓷与金属连接是陶瓷面向工程应用的关键技术。

本文阐述了适用于陶瓷与金属连接的各种方法及其机理、特点和工程上的应用。

指出钎焊和扩散焊具有很好的适应性，并对陶瓷与金属连接的研究前景进行了展望。

金属；连接方法（1980年~），男，黑龙江省佳木斯人，博士研究生。

黑龙江省教育厅项目（2016-KYYWF-0567）. All Rights Reserved.点金属（Ni 、W 、Fe 、Cr 、Mo ）进行活化处理，采用间接钎焊的方法，制造陶瓷电子管，该项技术于1940年获得专利，称之为德律风根法。

各种材料的真空钎焊
真空钎焊是一种广泛应用于不同材料的钎焊技术。

它通过在真空环境
下进行钎焊，可以避免氧化和污染，并提供更稳定和均匀的焊接质量。

以
下是各种材料的真空钎焊技术的一些例子：
1.金属材料：
真空钎焊在金属材料中应用十分广泛，其中包括不锈钢、铜和铝合金等。

真空钎焊可以保持金属的高纯度，并且能够避免氧化和内部气体的存在。

对于金属材料的真空钎焊，通常需要使用合适的钎焊剂。

2.陶瓷材料：
真空钎焊在陶瓷材料中也具有重要的应用。

陶瓷材料具有高熔点和脆性，因此传统的焊接方法往往无法实现。

真空钎焊可以在降低熔点和增加
接触区域后进行，以实现可靠的焊接连接。

例如，常用的氧化铝陶瓷可以
通过真空钎焊来实现焊接。

3.玻璃材料：
玻璃材料通常具有较低的熔点，所以真空钎焊对于玻璃材料的应用较多。

例如，在光学器件的制造过程中，常常需要进行玻璃材料的真空钎焊。

真空钎焊可以在保持玻璃材料高纯度的同时，实现高强度的连接。

4.半导体材料：
半导体材料的真空钎焊常用于制造电子器件和光电子器件。

典型的半
导体材料，如硅和镓砷化镓（GaAs），可以通过真空钎焊来实现器件的封
装和连接。

真空钎焊不仅可以提高器件的性能，还可以避免材料在高温环
境下的氧化和污染。

总结起来，真空钎焊是一种适用于各种材料的焊接技术，包括金属、陶瓷、玻璃和半导体材料等。

通过在真空环境下进行焊接，可以避免氧化和污染，并获得稳定和均匀的焊接质量。

这为各种材料的应用提供了更多的可能性，并推动了许多关键领域的发展。

陶瓷和金属焊接方法：1、烧结金属粉末法原理：在特定的温度和气氛中，先将陶瓷表面进行金属化处理，使得瓷件带有金属性质，再用熔点比母材低的钎料将金属化后的瓷件与金属进行连接。

其核心思路是将陶瓷与金属的封接转变为金属与金属的封接，从而降低工艺难度。

步骤：包括清洗、涂膏、金属化、镀镍、装架和钎焊等步骤。

在金属化过程中，陶瓷表面会涂上一层金属粉末，并在高温下烧结形成涂层。

随后，通过钎焊将金属化的陶瓷与金属连接起来。

注意事项：在烧结金属粉末法工艺中，最大的问题是钎料无法润湿陶瓷表面，这可能会阻碍后续的金属与陶瓷的封接过程。

为了解决这个问题，科学家们尝试了多种方法，如预金属化采取活化Mo-Mn法、二次金属化采取镀Ni处理，并使用Ag72Cu28钎料在800℃左右温度下进行钎焊。

2、陶瓷基板直接覆铜法（DBC）原理：基于Al2O3陶瓷基板的一种金属化技术。

具体过程是将陶瓷基板与无氧铜置于高温和一定的氧分压条件下，使Cu表面氧化生成一层Cu2O共晶液相薄层，润湿Al2O3陶瓷和Cu。

当加热温度高于共晶温度且低于Cu熔化温度时，液相中Cu2O与Al2O3发生化学反应，在铜与陶瓷之间形成一层很薄的过渡层，实现金属与陶瓷的连接。

应用：AlN陶瓷基板敷铜是基于DBC工艺发展起来的，具有更高的导热性和优良的电绝缘性，广泛应用在新型的半导体封装材料上。

3、钎焊连接原理：利用陶瓷/金属母材之间的钎料在高温下熔化，其中的活性组元与陶瓷发生化学反应，形成稳定的反应梯度层，将两种材料结合在一起。

特点：钎焊连接是一种常用的陶瓷与金属连接方法，具有工艺简单、成本低廉等优点。

但需要注意的是，由于陶瓷与金属的热膨胀系数差异较大，钎焊过程中可能会产生较大的热应力，导致焊接接头开裂。

4、固相压力扩散焊原理：在较高温度和一定外力作用下，使陶瓷-金属表面紧密接触，金属母材发生一定的塑性变形，便于原子的扩散，促使两种材料结合在一起。

特点：固相压力扩散焊能够形成高质量的焊接接头，但设备投资较大，且对焊接工艺要求较高。

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。

陶瓷与⾦属的焊接⽅法⼤全，深度解析，值得收藏 Ti(C，N)基⾦属陶瓷是⼀种颗粒型复合材料，是在TiC基⾦属陶瓷的基础上发展起来的新型⾦属陶瓷。

Ti(C，N)基⾦属陶瓷具有⾼硬度、耐磨、耐氧化、耐腐蚀等⼀系列优良综合性能，在加⼯中显⽰出较⾼的红硬性和强度，它在相同硬度时耐磨性⾼于WC Co硬质合⾦，⽽其密度却只有硬质合⾦的1/2。

因此，Ti(C，N)基⾦属陶瓷⼑具在许多加⼯场合下可成功地取代WC基硬质合⾦⽽被⼴泛⽤作⼯具材料，填补了WC基硬质合⾦和Al2O3陶瓷⼑具材料之间的空⽩。

我国⾦属钴资源较为贫乏，⽽作为⼀种战略性贵重⾦属，近年来钴的价格持续上扬，因此，Ti(C，N)基⾦属陶瓷⼑具材料的研制开发和⼴泛应⽤，不仅可推动我国硬质合⾦材料的升级换代，⽽且在提⾼国家资源保障程度⽅⾯也具有重要的意义。

常⽤的连接陶瓷与⾦属的焊接⽅法有真空电⼦束焊、激光焊、真空扩散焊和钎焊等。

在这些连接⽅法中，钎焊、扩散焊连接⽅法⽐较成熟、应⽤较⼴泛，过渡液相连接等新的连接⽅法和⼯艺正在研究开发中。

本⽂在总结各种陶瓷与⾦属焊接⽅法的基础上，对⾦属陶瓷与⾦属的焊接技术进⾏初步探讨，在介绍各种适⽤于⾦属陶瓷与⾦属焊接技术⽅法的同时，指出其优缺点和有待研究解决的问题，以期推动⾦属陶瓷与⾦属焊接技术的研究，进⽽推⼴这种先进⼯具材料在⼯业领域的应⽤。

1　熔化焊 熔化焊是应⽤最⼴泛的焊接⽅法，该⽅法利⽤⼀定的热源，使连接部位局部熔化成液体，然后再冷却结晶成⼀体。

焊接热源有电弧、激光束和电⼦束等。

⽬前Ti(C，N)基⾦属陶瓷熔化焊主要存在以下两个问题有待解决：⼀是随着熔化温度的升⾼，流动性降低，有可能促进基体和增强相之间化学反应(界⾯反应)的发⽣，降低了焊接接头的强度；另⼀问题是缺乏专门研制的⾦属陶瓷熔化焊填充材料。

1)　电弧焊 电弧焊是熔化焊中⽬前应⽤最⼴泛的⼀种焊接⽅法。

其优点是应⽤灵活、⽅便、适⽤性强，⽽且设备简单。

但该⽅法对陶瓷与⾦属进⾏焊接时极易引起基体和增强相之间的化学反应(界⾯反应)。

陶瓷与金属玻璃钎焊课件《陶瓷与金属玻璃钎焊课件》一、引言在现代工业中，陶瓷与金属玻璃的钎焊技术具有重要的应用价值。

陶瓷是一种硬度和耐腐蚀性较高的材料，而金属玻璃则具有优异的韧性和可塑性。

将这两种材料通过钎焊技术连接在一起，可以获得具有优异综合性能的复合材料，广泛应用于航空、航天、汽车、电子等领域。

二、基础知识陶瓷是一种由无机物质组成的材料，具有高硬度和耐腐蚀性等优点。

金属玻璃则是一种具有玻璃态组织的金属材料，具有高强度、高韧性和良好的可塑性。

三、钎焊原理钎焊是一种通过熔点比被连接材料更低的金属钎料来实现材料连接的工艺。

在陶瓷与金属玻璃的钎焊过程中，钎料首先被加热到熔化状态，然后通过润湿作用被吸附在陶瓷与金属玻璃的表面，随后钎料中的金属原子通过扩散逐渐向基体材料扩散，最终实现陶瓷与金属玻璃之间的牢固连接。

四、工艺过程1. 准备工作：首先需要对陶瓷与金属玻璃进行清洗，去除表面污垢和氧化物。

同时选择合适的钎料和钎剂，并确定适当的加工参数，如加热温度、时间、冷却速度等。

2. 热源加热：使用适当的热源对陶瓷与金属玻璃进行加热，使其达到钎焊温度。

在加热过程中，需要注意控制温度变化的速度和均匀性。

3. 添加钎料：将钎料放置在陶瓷与金属玻璃之间，保证其均匀分布。

4. 保温和冷却：在钎料熔化并润湿陶瓷与金属玻璃表面后，需要保温一段时间以使钎料中的金属原子能够扩散到基体材料中，随后进行缓慢冷却以获得稳定的焊接接头。

5. 质量检查：焊接完成后，需要进行质量检查，包括外观检查、无损检测等，确保无缺陷存在。

五、注意事项1. 确保陶瓷与金属玻璃清洗干净，避免表面污垢和氧化物影响焊接质量。

2. 选择合适的钎料和钎剂，以保证焊接质量。

3. 确定适当的加工参数，避免过热和过烧现象。

4. 在添加钎料时要注意控制添加量和位置，保证均匀分布。

5. 缓慢冷却以防止裂纹产生。

同时需要进行质量检查确保无缺陷存在。

6. 对操作人员进行培训和安全教育，确保操作安全。

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IOOOC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。

随着现代科学技术的发展，陶瓷与金属异质材料的复合利用在航空航天、电子信息等领域具有广阔的应用前景。

但由于陶瓷与金属在热膨胀系数、热传导率、界面结合力等方面存在明显差异，直接焊接两种材料存在困难。

为实现陶瓷与金属的可靠连接，开展异种材料间的连接与界面控制技术研究具有重要意义。

陶瓷和金属之间存在显著的化学组成和原子排列结构的差异。

陶瓷主要由共价键和离子键组成，具有脆性断裂特点；而金属主要由金属键组成，可实现塑性变形。

陶瓷氧化铝的化学式为Al2O3，化学计量比为2：3；而金属铝的化学式为Al，不含氧原子，这两种完全不同的化学组成和结构导致陶瓷与金属间原子结合强度存在明显差异，直接焊接时，必须克服这种结构和组成差异，否则会导致连接强度不足。

陶瓷与金属之间在热物理性质上存在明显差异。

与金属相比，陶瓷具有较低的热导率、较小的热膨胀系数以及较慢的热应力释放速率。

具体来说，陶瓷材料的热导率通常在2030W/（m·K）左右，远低于金属材料的50400W/（m·K）；陶瓷的线膨胀系数约为（48）×10-6/°C，也明显低于金属的（1124）×10-6/°C；此外，陶瓷回散时间常为金属材料的10～100倍。

这些特性使陶瓷与金属直接焊接时，界面处会产生大量热应力。

另外，陶瓷与金属在熔点、热容量、密度等参数上也存在显著差异，这增加了选择合适焊接工艺参数的难度[1]。

陶瓷表面具有高度的化学稳定性和惰性，很难与活性金属实现良好的湿润。

陶瓷基体材料SiC的接触角可高达140°，而金属基体NiCrAl的接触角仅为30°左右，两种材料存在巨大的界面自由能差异，这会导致活性金属钎料与陶瓷基体之间的结合力较差。

Shi等研究表明，陶瓷表面存在的氧化硅等氧化物会降低其对钎料的湿润性。

此外，陶瓷表面的粗糙度也会影响其湿润性。

Ra约为1.5μm的陶瓷表面接触角显著高于0.18μm的光滑表面。

金属陶瓷材料钎焊接头工艺优化研究第一章：引言金属陶瓷材料是指以钨钼合金、钴铬合金、镍基合金等金属作为基体，添加氧化物、硼化物、碳化物等粉末形成复合材料。

金属陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、高抗腐蚀性等优点，因此在航空航天、汽车制造、机械制造等领域得到广泛应用。

在金属陶瓷材料的加工过程中，钎焊接头工艺是至关重要的一步。

合理的钎焊接头工艺能够保证接头的强度、密封性和稳定性。

本文旨在通过优化金属陶瓷材料钎焊接头工艺，提高接头质量和效率。

第二章：金属陶瓷材料钎焊接头的工艺特点1. 材料特性金属陶瓷材料的组成复杂，由于添加了一定比例的陶瓷颗粒，导致其结构疏松，而容易出现钎焊接头疏松、气孔和裂纹等缺陷。

2. 工艺流程金属陶瓷材料钎焊接头的工艺流程包括表面处理、钎料涂覆、预加热、钎焊、退火等环节。

其中，表面处理和钎料涂覆对于接头的质量影响较大。

第三章：金属陶瓷材料钎焊接头工艺优化1. 表面处理(1) 浸泡除油剂：利用化学反应清除金属陶瓷材料表面的油污和污垢，并保持接头表面光洁度。

(2) 研磨处理：采用不同粒度的研磨纸对接头表面进行打磨，以提高表面粗糙度和表面活性。

(3) 超声波清洗：利用物理作用原理，超声波清洗可以有效地去除接头表面的杂质和氧化层，提升表面质量。

2. 钎料涂覆选用符合要求的钎料，并在钎焊前进行涂覆，以保证接头强度和塞封性。

(1) 钎料特性：钎料熔点与基体陶瓷材料相近，且具有优良的润湿性和流动性。

(2) 钎料涂覆：涂覆热源的温度应适当，过低会导致润湿不良，过高则会影响接头区域的微结构。

3. 预加热金属陶瓷材料的热导率较低，所以在加热过程中需要进行适当的预加热。

(1) 预热温度：预热温度一般在钎料熔点的70%-80%，以保证钎料充分润湿陶瓷材料表面。

(2) 保温时间：保温时间较长，一般在10-20分钟左右，以充分消除接头内部的应力。

4. 钎焊和退火采用炉式钎焊，将接头置于炉中进行连续加热和钎焊，再进行退火处理。

本科课程论文题目陶瓷金属钎焊院（系）化学学院专业应用化学课程材料化学学生姓名金露学号**********指导教师王宏里二○一三年十二月陶瓷和金属钎焊技术摘要：陶瓷与金属的钎焊技术是金属陶瓷材料得以发展和应用的关键技术之一。

概述了陶瓷与金属钎焊的困难，阐述了陶瓷与金属钎焊的技术方法及其研究进展, 展望了陶瓷与金属钎焊技术的应用前景。

关键字：陶瓷金属钎焊0 前言：陶瓷材料具有优异的耐高温、耐磨损、抗腐蚀性能和密度低、绝缘性好的特点, 在汽车、军工、电子、航空航天等领域具有广阔的应用前景。

然而陶瓷塑性差、脆性高的特点一方面造成了形状复杂的陶瓷零件加工成型困难, 另一方面决定了其在单独使用过程中抵抗热应力和冲击载荷的能力差。

根据使用要求选择有效的连接方法, 将陶瓷与金属连接起来获得陶瓷一金属复合构件, 能把二者的优点结合起来, 充分发挥陶瓷材料的优异性能并拓宽其应用范围。

其中钎焊就是把金属与陶瓷连接起来的一种方法。

钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。

钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。

钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙。

间隙一般要求在0.01～0.1毫米之间。

1 陶瓷与金属钎焊的困难异种材料钎焊存在很多困难：线膨胀系数不同容易引起热应力，异种材料焊接热影响区力学性能较差，特别是塑性和韧性下降；一种材料焊接接头容易产生裂纹甚至发生断裂。

陶瓷与金属钎焊时由于陶瓷材料与金属原子结构之间存在本质上的差别，加上陶瓷本身特殊的物理化学性能，因此，陶瓷与金属的钎焊存在不少问题。

由于普通金属钎料在陶瓷表面润湿性很差。

因此提高钎料在陶瓷表面的润湿性是保证钎焊质量的关键。

陶瓷/金属钎焊用钎料及其钎焊工艺进展!陈登权（昆明贵金属研究所，中国昆明650221）Progress of Filler Metals and Brazing Processes for Ceramic to Metal BrazingChen Dengguan （Kunming Institute of Precious MetaIs ，Kunming 650221，China ）Abstract ：In the present paper the progress was reviewed in the active fiIIer metaIs with different temperatures for ceramic to metaI brazing and reIated brazing technigue of reducing joining -gap residuaI stress.It was recommended that the key deveIoping fieId for our country shouId be the high temperature active fiIIer with heat -and oxidation -resisting properties.The brazing technigues to reduce joining -gap residuaI stress and the principIes to seIect transition Iayers for the joining gap were aIso introduced.Keywords ：Ceramic brazing ；Active fiIIer metaI ；Brazing process ；Progress 摘要：阐述了陶瓷/金属钎焊用不同温度的活性钎料及以降低焊缝残余应力为中心的钎焊工艺进展；指出：在我国耐高温、抗氧化性优良的高温耐热型活性钎料是重点发展方向；介绍了降低焊缝残余应力的钎焊工艺和焊缝中间添加过渡层的选择原则。

一种陶瓷金属钎焊方法引言陶瓷金属是一种具有良好的热、电、机械性能的新型复合材料。

在现代工业应用中，陶瓷金属被广泛用于航空航天、电子、化工等领域。

然而，陶瓷金属的焊接一直是一个难以解决的问题，由于其独特的物理和化学性质，传统的焊接方法难以应用于陶瓷金属的连接。

本文将介绍一种新的陶瓷金属钎焊方法，以解决陶瓷金属的焊接问题。

陶瓷金属钎焊方法的原理陶瓷金属钎焊方法是一种将金属填料与陶瓷基板连接的技术。

其原理主要包括以下几个方面：1. 钎焊材料选择：选择具有良好湿润性和高瞬时温度的钎料，使其能够在高温下与陶瓷金属发生反应。

2. 界面反应：钎焊过程中，钎料与陶瓷金属基板发生化学反应，形成金属间化合物。

这些金属间化合物能够提供强大的连接力，并减小热膨胀系数不匹配所带来的应力。

3. 热循环：通过控制钎焊过程中的温度和保持时间，使钎料与陶瓷金属基板之间形成稳定的金属间化合物。

这种金属间化合物的形成可以增强连接的稳定性和强度。

陶瓷金属钎焊方法的步骤下面以陶瓷金属复合材料的钎焊为例，介绍一种基于此原理的陶瓷金属钎焊方法的步骤：1. 准备工作：在进行钎焊前，需要对需要连接的陶瓷金属基板进行清洁处理和表面处理，确保表面无污染物和氧化物。

2. 涂覆钎料：将选择好的钎料均匀涂覆在陶瓷金属基板的焊接区域上。

3. 预热：将涂覆了钎料的陶瓷金属基板进行预热，使其达到钎焊温度的一半左右。

4. 加热钎焊区域：使用适当的加热设备对钎焊区域进行均匀加热，使其达到钎焊温度。

5. 保温：在钎焊温度下，对钎焊区域进行保温，使钎料与陶瓷金属基板发生反应。

6. 冷却：在保温一定时间后，将加热设备停止加热，让钎焊区域自然冷却。

7. 清洁：冷却后，用去离子水或其他清洁剂对焊接区域进行清洁，去除冷却后产生的氧化物等物质。

8. 检查和评估：对焊接区域进行检查和评估，检查焊缝是否均匀牢固，评估焊接质量和性能。

陶瓷金属钎焊方法的优势与应用相比传统的焊接方法，陶瓷金属钎焊方法具有以下优势：1. 高强度连接：陶瓷金属钎焊方法通过金属间化合物的形成，能够实现高强度的连接，提高了焊接的稳定性和可靠性。

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。