(السيراميك إلى الجزء المعدني المجمعمن إنتاجوينتروستيك)

I.نظرة عامة على المكونات الملحومة من السيراميك إلى المعدن

مكونات ملحومة من السيراميك إلى المعدنهي أجزاء هيكلية مفيدة تستخدم إجراءات لحام متطورة لتوفير قوة عالية، وإحكام عالي للغاز، ووصلات كهربائية/حرارية يمكن الاعتماد عليها بين المواد الخزفية والمعدنية. يتم استخدامها بشكل شائع في التطبيقات التي تحتاج إلى المرونة في درجات الحرارة المرتفعة أو الضغوط أو ظروف الفراغ.

ثانيا. تقنية اللحام المعدني النشط

1. المبادئ الفنية الرئيسية

يستخدم النحاس المعدني النشط عناصر تفاعلية (التيتانيوم، الزركونيوم، الهافنيوم، الفاناديوم، إلخ) في حشو اللحام بالنحاس للتفاعل كيميائيًا مع السيراميك، مما يؤدي إلى طبقة مرتبطة كيميائيًا في الواجهة الخزفية والمعدنية. تتمتع هذه العناصر النشطة بجاذبية كبيرة للأكسجين والنيتروجين والكربون. يؤدي التسخين في فراغ أو جو خامل إلى إنشاء طبقات تفاعل نانوية (على سبيل المثال، TiO₂، TiN، TiC) على الأسطح الخزفية. وهذا يسمح بالنقع بواسطة معدن الحشو المنصهر، مما يؤدي إلى رابطة موثوقة "لطبقة تفاعل السيراميك والنحاس والمعدن".

2. معلمات العملية الرئيسية

2.1 نظام حشو اللحام بالنحاس:

• Ag-Cu-Ti: معيار الصناعة، أداء شامل وممتاز

• Cu-Ti: تكلفة أقل، مقاومة لدرجات الحرارة العالية

• Au-Ni-Ti: تطبيقات الفضاء الجوي ذات الموثوقية العالية

• لحام خالي من الفضة: للأجهزة الإلكترونية التي تتطلب منع انتقال الفضة

2.2 التحكم في العمليات:

• المتطلبات البيئية: فراغ عالي (

• التحكم في درجة الحرارة: 20-50 درجة مئوية فوق سائل اللحام (800-900 درجة مئوية لنظام Ag-Cu-Ti)

• التحكم بالوقت: من عدة دقائق إلى عشرين دقيقة، مع موازنة اكتمال التفاعل وسمك طبقة الواجهة

2.3 العملية:

• المعالجة المسبقة: التنظيف الدقيق للسيراميك ومعالجة المعادن؛ إزالة طبقات الأكسيد من المكونات المعدنية

• التجميع: التجميع الدقيق للسيراميك والمكونات المعدنية ورقائق اللحام النشطة (0.05-0.2 مم)

• اللحام بالفراغ: الإخلاء ← التسخين المبرمج ← درجة حرارة الإمساك ← التبريد المتحكم فيه

• مرحلة ما بعد العلاج: التنظيف والفحص الأولي

ثالثا. تقنية كشف التسرب بمطياف الكتلة الهيليوم

1. ضرورة اكتشاف التسرب

يتم استخدام المكونات الملحومة من السيراميك والمعدن في التطبيقات عالية الطلب مثل أنظمة التفريغ ومعدات الطيران. تحقق من أنها تستوفي معايير "الختم المطلق" تقريبًا (معدلات التسرب

2. مبدأ الكشف

باستخدام الهيليوم كغاز تتبع، يستفيد هذا النهج من حجمه الجزيئي الصغير، وطبيعته الخاملة، وتركيزاته المنخفضة في الخلفية. يدخل الهيليوم إلى مطياف الكتلة من خلال تسرب، ويتأين، ويفصل بمجال مغناطيسي، ويتم اكتشافه بواسطة كاشف متخصص. تتناسب قوة الإشارة مع محتوى الهيليوم، مما يسمح بإجراء حسابات دقيقة لمعدل التسرب.

3. طرق الكشف الرئيسية

الطريقة الأولى: طريقة الاستنشاق (كشف التسرب المحلي)

الإجراء:

• يتم إخلاء الجزء الداخلي من قطعة العمل وتوصيله بجهاز كشف التسرب.

• يتم مسح منطقة اللحام الخارجية باستخدام مسدس رش الهيليوم.

• تتم مراقبة الإشارات في الوقت الفعلي لتحديد نقاط التسرب بدقة.

الخصائص:مناسبة لتحديد موقع التسربات في المكونات الصغيرة، وحساسية عالية.

الطريقة الثانية:غطاء الهيليوم / طريقة التغليف (التقييم الشامل لسلامة الختم)

الإجراء:

• يتم تعبئة قطعة العمل بالهيليوم وتوضع داخل غطاء مفرغ، أو يتم استخدام غطاء خارجي/مشمم للكشف.

• تم الكشف عن الهيليوم المتراكم أو المتسرب.

الخصائص:يقيس إجمالي lمعدل الضعف؛ مناسبة للمكونات الهيكلية المعقدة.

4. سير العمل التشغيلي (باستخدام طريقة الاستنشاق كمثال)

4.1 مرحلة الإعداد:

تنظيف قطع العمل، ومعايرة المعدات، والتأكد من خلفية الهيليوم البيئية.

4.2 تنفيذ الكشف:

• يتم توصيل قطعة العمل بنظام كشف التسرب ويتم تفريغها لضغط التشغيل.

• يبدأ رش الهيليوم عندما يصل ضغط النظام إلى .10.1 باسكال (مسافة مسدس الرش: 1-2 سم، الضغط: 0.1-0.2 ميجاباسكال).

• المسح المنهجي على طول خط اللحام، مع التركيز على مناطق الإجهاد الحراري المركز.

4.3 تحليل البيانات:

• يتم إطلاق إنذار إذا تجاوز معدل التسرب الحد الأدنى (على سبيل المثال، 1×10⁻⁹ Pa·m³/s).

• يتم وضع علامة على نقاط التسرب، ويتم تسجيل ظروف الكشف والبيانات.

4.4 إعادة التفتيش وإعداد التقارير:

إعادة الاختبار بعد الإصلاحات، يليها إنشاء تقرير اختبار كامل.

5. اعتبارات ومعايير خاصة

• التكيفات الخاصة بالسيراميك: التركيز على اكتشاف مناطق الشقوق الدقيقة الناتجة عن عدم تطابق التمدد الحراري.

• تصنيف الحساسية: يتم تحديده بناءً على مجال التطبيق؛ قد تصل متطلبات درجة الطيران إلى مستويات صارمة تصل إلى 10⁻¹² Pa·m³/s.

• الامتثال للمعايير: الالتزام بالمعايير الوطنية/العسكرية، أو ASTM، أو المواصفات الخاصة بالصناعة.

• تحليل الفشل: التحليل المجهري، مثل تقطيع المعادن والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، لنقاط التسرب التي تتجاوز المعايير.

ستقوم شركة Wintrustek بإجراء اختبار تسرب الهيليوم لكل الأجزاء الخزفية والمعدنية. يرجى مراجعة الرابط أدناه للإشارة إلى اختبار معدل التسرب لدينا:

https://youtu.be/Et3cTV9yD_U?si=Yl8l7eBH5rON7I_f

رابعا. سيناريوهات التطبيق النموذجية

• تغليف إلكترونيات الطاقة: الاتصال بين ركائز السيراميك (AlN / Al₂O₃) وطبقات النحاس في وحدات IGBT.

• مكونات نظام الفراغ: أختام من السيراميك إلى المعدن في مسرعات الجسيمات ومعدات أشباه الموصلات.

• الفضاء الجوي: أجهزة استشعار المحرك ونوافذ إغلاق المركبات الفضائية.

• الطاقة والإلكترونيات الضوئية: وصلات خلايا الوقود والتعبئة بالليزر عالي الطاقة.

خامسا ملخص

يعتبر اللحام المعدني النشط هو الطريقة الأساسية لإنتاج موثوق بهالسيراميك إلى المعدنالتقاطعات، مع الكشف عن تسرب مطياف كتلة الهيليوم بمثابة المعيار الذهبي لتأكيد تماسكها. ويضمن الجمع بين هاتين التقنيتين الاعتمادية طويلة المدى للمكونات الملحومة في المواقف القاسية. في التطبيقات الفعلية، من المهم تحسين معلمات عملية اللحام بالنحاس واختيار طرق الكشف عن التسرب المناسبة ومستويات الحساسية اعتمادًا على هيكل قطعة العمل وسمات المواد واحتياجات التطبيق. يطور هذا النهج نظامًا مغلقًا لمراقبة الجودة يمتد من التصنيع إلى التحقق.