(قطعه مونتاژ شده از سرامیک به فلزتولید شده توسطWintrustek)

بررسی اجمالی اجزای جوشکاری شده سرامیک به فلز

اجزای جوشکاری سرامیک به فلزقطعات ساختاری مفیدی هستند که از روش‌های جوشکاری پیچیده برای ایجاد استحکام بالا، سفتی گاز بالا و اتصالات الکتریکی/حرارتی قابل اعتماد بین مواد سرامیکی و فلزی استفاده می‌کنند. آنها معمولاً در کاربردهایی استفاده می شوند که نیاز به انعطاف پذیری در برابر دما، فشار یا شرایط خلاء بالا دارند.

II. فناوری لحیم کاری فلزی فعال

1. اصول فنی کلیدی

لحیم کاری فلز فعال از عناصر واکنش پذیر (تیتانیوم، زیرکونیوم، هافنیوم، وانادیم و غیره) در پرکننده لحیم کاری برای واکنش شیمیایی با سرامیک ها استفاده می کند و در نتیجه یک لایه پیوند شیمیایی در سطح مشترک سرامیک و فلز ایجاد می کند. این عناصر فعال جاذبه زیادی برای اکسیژن، نیتروژن و کربن دارند. گرمایش در خلاء یا اتمسفر بی اثر، لایه‌های واکنشی در مقیاس نانو (به عنوان مثال TiO2، TiN، TiC) روی سطوح سرامیکی ایجاد می‌کند. این امکان خیساندن توسط فلز پرکننده مذاب را فراهم می‌کند و در نتیجه یک پیوند قابل اعتماد "لایه واکنش سرامیکی - اتصال لحیم و فلز" ایجاد می‌کند.

2. پارامترهای کلیدی فرآیند

2.1 سیستم فلز پرکننده لحیم کاری:

• Ag-Cu-Ti: استاندارد صنعت، عملکرد جامع عالی

• Cu-Ti: هزینه کمتر، مقاومت در برابر درجه حرارت بالا

• Au-Ni-Ti: قابلیت اطمینان بالا، کاربردهای هوافضا

• لحیم بدون نقره: برای دستگاه های الکترونیکی که نیاز به جلوگیری از مهاجرت نقره دارند

2.2 کنترل فرآیند:

• الزامات زیست محیطی: خلاء بالا (

• کنترل دما: 20-50 درجه سانتی گراد بالاتر از مایع لحیم کاری (800-900 درجه سانتی گراد برای سیستم Ag-Cu-Ti)

• کنترل زمان: از چند دقیقه تا بیست دقیقه، تعادل کامل واکنش و ضخامت لایه رابط

2.3 فرآیند:

• پیش تصفیه: تمیز کردن دقیق سرامیک و درمان متالیزاسیون؛ حذف لایه های اکسیدی از اجزای فلزی

• مونتاژ: مونتاژ دقیق سرامیک، اجزای فلزی و فویل لحیم کاری فعال (0.05-0.2 میلی متر)

• لحیم کاری خلاء: تخلیه → گرمایش برنامه ریزی شده → دمای نگهداری → سرمایش کنترل شده

• پس از درمان: تمیز کردن و بازرسی اولیه

III. فناوری تشخیص نشت طیف سنج جرمی هلیوم

1. ضرورت تشخیص نشت

قطعات جوشکاری شده سرامیکی و فلزی در کاربردهای پر تقاضا مانند سیستم‌های خلاء و تجهیزات هوافضا استفاده می‌شوند. بررسی کنید که آنها معیارهای تقریباً "آب بندی مطلق" را دارند (نرخ نشت

2. اصل تشخیص

با استفاده از هلیوم به عنوان گاز ردیاب، این رویکرد از اندازه مولکولی کوچک، ماهیت خنثی و غلظت کم پس زمینه آن بهره می برد. هلیم از طریق یک نشت وارد طیف سنج جرمی می شود، یونیزه می شود، توسط یک میدان مغناطیسی جدا می شود و توسط یک آشکارساز تخصصی شناسایی می شود. قدرت سیگنال متناسب با محتوای هلیوم است که امکان محاسبه دقیق نرخ نشت را فراهم می کند.

3. روش های تشخیص اصلی

روش 1: روش اسنیفینگ (تشخیص نشت محلی)

رویه:

• قسمت داخلی قطعه کار تخلیه شده و به نشتی یاب متصل می شود.

• ناحیه جوش خارجی با یک تفنگ اسپری هلیوم اسکن می شود.

• سیگنال ها در زمان واقعی نظارت می شوند تا نقاط نشتی دقیقاً تعیین شوند.

خصوصیات:مناسب برای مکان یابی نشتی در اجزای کوچک، حساسیت بالا.

روش 2:روش هلیوم هود/محفظه (ارزیابی کلی یکپارچگی مهر و موم)

رویه:

• قطعه کار با هلیوم پر می شود و در داخل یک هود خلاء قرار می گیرد یا از یک هود خارجی / sniffer برای تشخیص استفاده می شود.

• هلیوم انباشته شده یا فراری تشخیص داده می شود.

خصوصیات:کل l را اندازه می گیردنرخ eak; مناسب برای اجزای ساختاری پیچیده

4. گردش کار عملیاتی (استفاده از روش Sniffing به عنوان مثال)

4.1 مرحله آماده سازی:

تمیز کردن قطعه کار، کالیبراسیون تجهیزات، و تایید پس زمینه هلیوم محیطی.

4.2 پیاده سازی تشخیص:

• قطعه کار به سیستم تشخیص نشت متصل شده و به فشار عملیاتی تخلیه می شود.

• اسپری هلیوم زمانی شروع می شود که فشار سیستم به ≤0.1 Pa (فاصله تفنگ اسپری: 1-2 سانتی متر، فشار: 0.1-0.2 مگاپاسکال) برسد.

• اسکن سیستماتیک در امتداد درز جوش، با تمرکز بر مناطق دارای تنش حرارتی متمرکز.

4.3 تجزیه و تحلیل داده ها:

• اگر میزان نشتی از آستانه فراتر رود (به عنوان مثال 1×10-4 Pa·m3/s) زنگ هشدار فعال می شود.

• نقاط نشتی علامت گذاری می شوند و شرایط تشخیص و داده ها ثبت می شوند.

4.4 بازرسی و گزارش مجدد:

تست مجدد پس از تعمیر و به دنبال آن تولید یک گزارش تست کامل.

5. ملاحظات و استانداردهای ویژه

• انطباق‌های خاص سرامیک: روی شناسایی مناطق ریزترک ناشی از عدم تطابق انبساط حرارتی تمرکز کنید.

• درجه بندی حساسیت: بر اساس فیلد برنامه انتخاب شده است. الزامات درجه هوافضا ممکن است به سطوح سختگیرانه 10-12 Pa·m3/s برسد.

• انطباق با استاندارد: رعایت استانداردهای ملی/نظامی، ASTM یا مشخصات خاص صنعت.

• تجزیه و تحلیل شکست: تجزیه و تحلیل ریزساختاری، مانند برش متالوگرافی و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، برای نقاط نشت بیش از استانداردها.

Wintrustek تست نشت هلیوم را برای هر سرامیک به قطعات فلزی انجام می دهد. لطفا لینک زیر را برای مراجعه به تست نرخ نشت ما بررسی کنید:

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

IV. سناریوهای کاربردی معمولی

• بسته بندی الکترونیک قدرت: اتصال بین لایه های سرامیکی (AlN/Al2O3) و لایه های مس در ماژول های IGBT.

• اجزای سیستم خلاء: مهر و موم های سرامیکی به فلز در شتاب دهنده های ذرات و تجهیزات نیمه هادی.

• هوافضا: حسگرهای موتور و پنجره های آب بندی فضاپیما.

• انرژی و اپتوالکترونیک: اتصالات پیل سوختی و بسته بندی لیزری با قدرت بالا.

V. خلاصه

لحیم کاری فلز فعال روش اساسی برای تولید قابل اعتماد استسرامیک به فلزاتصالات، با تشخیص نشت طیف سنج جرمی هلیوم به عنوان استاندارد طلایی برای تأیید هرمتیک بودن آنها عمل می کند. ترکیب این دو فناوری، قابلیت اطمینان طولانی مدت قطعات جوش داده شده را در شرایط سخت تضمین می کند. در کاربردهای واقعی، بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند لحیم کاری و انتخاب روش‌های تشخیص نشت مناسب و سطوح حساسیت بسته به ساختار قطعه کار، ویژگی‌های مواد و نیازهای کاربردی بسیار مهم است. این رویکرد یک سیستم کنترل کیفیت حلقه بسته را توسعه می دهد که از تولید تا تأیید اجرا می شود.