איטום זכוכית וקרמיקה

עם ההתפתחות המהירה של המדע והטכנולוגיה המודרניים, הדרישות לחומרים הנדסיים חדשים גבוהות יותר ויותר בתחומי ההיי-טק כמו תעשייה אלקטרונית, תעשיית אנרגיה גרעינית, תעופה וחלל ותקשורת מודרנית. כפי שכולנו יודעים, החומרים הקרמיים ההנדסיים (הידועים גם בשם קרמיקה מבנית) שפותחו על ידי הטכנולוגיה המודרנית הם חומרים הנדסיים חדשים להתאמה לפיתוח ויישום של טכנולוגיה עילית מודרנית. נכון לעכשיו, זה הפך לחומר ההנדסי השלישי אחרי מתכת ופלסטיק. לחומר זה יש לא רק נקודת התכה גבוהה, עמידות בטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בפני שחיקה ותכונות מיוחדות אחרות, אלא יש לו גם עמידות לקרינה, בידוד בתדר גבוה ומתח גבוה ותכונות חשמליות אחרות, כמו גם קול, אור, חום, חשמל. , מגנטי וביולוגי, רפואי, הגנה על הסביבה ומאפיינים מיוחדים אחרים. זה הופך את הקרמיקה הפונקציונלית הזו לשימוש נרחב בתחומי האלקטרוניקה, מיקרואלקטרוניקה, מידע אופטו-אלקטרוניקה ותקשורת מודרנית, בקרה אוטומטית וכן הלאה. ברור שבכל מיני מוצרים אלקטרוניים, טכנולוגיית האיטום של קרמיקה וחומרים אחרים תתפוס מקום חשוב ביותר.

איטום זכוכית וקרמיקה הוא תהליך של חיבור זכוכית וקרמיקה למבנה שלם בטכנולוגיה מתאימה. במילים אחרות, חלקי הזכוכית והקרמיקה באמצעות טכנולוגיה טובה, כך ששני חומרים שונים משולבים לחיבור חומר לא דומה, ולהפוך את הביצועים שלו לעמוד בדרישות של מבנה המכשיר.

האיטום בין קרמיקה לזכוכית פותח במהירות בשנים האחרונות. אחת התפקידים החשובים ביותר של טכנולוגיית האיטום היא לספק שיטה בעלות נמוכה לייצור חלקים מרובי רכיבים. מכיוון שיצירת קרמיקה מוגבלת על ידי חלקים וחומרים, חשוב מאוד לפתח טכנולוגיית איטום יעילה. רוב הקרמיקה, אפילו בטמפרטורה גבוהה, מציגה גם את המאפיינים של חומרים שבירים, ולכן קשה מאוד לייצר חלקי צורה מורכבים באמצעות דפורמציה של קרמיקה צפופה. בחלק מתוכניות הפיתוח, כמו תוכנית המנוע התרמי המתקדם, ניתן לייצר חלקים בודדים באמצעות עיבוד מכני, אך קשה להגיע לייצור המוני בשל אילוצי העלות הגבוהה וקשיי העיבוד. עם זאת, טכנולוגיית איטום החרסינה יכולה לחבר את החלקים הפחות מסובכים לצורות שונות, מה שלא רק מוזיל מאוד את עלות העיבוד, אלא גם מפחית את קצבת העיבוד. תפקיד חשוב נוסף של טכנולוגיית האיטום הוא לשפר את האמינות של המבנה הקרמי. קרמיקה היא חומרים שבירים, התלויים מאוד בפגמים, לפני יצירת הצורה המורכבת, קל לבדוק ולגלות את הפגמים של חלקי הצורה הפשוטים, מה שיכול לשפר מאוד את אמינות החלקים.

שיטת איטום של זכוכית וקרמיקה

כיום, ישנם שלושה סוגים של שיטות איטום קרמי: ריתוך מתכת, ריתוך דיפוזיה מוצק וריתוך זכוכית תחמוצת (1) ריתוך מתכת אקטיבי היא שיטה לריתוך ואיטום ישירות בין קרמיקה לזכוכית עם מתכת תגובתית והלחמה. המתכת הפעילה כביכול מתייחסת ל-Ti, Zr, HF וכן הלאה. השכבה האלקטרונית האטומית שלהם אינה מלאה במלואה. לכן, בהשוואה למתכות אחרות, יש לו חיוניות רבה יותר. למתכות אלו יש זיקה רבה לתחמוצות, סיליקטים וחומרים אחרים, והן מתחמצנות בקלות רבה בתנאים כלליים, ולכן הן נקראות מתכות פעילות. יחד עם זאת, מתכות אלה ו-Cu, Ni, AgCu, Ag וכו' יוצרים אינטר-מתכת בטמפרטורות נמוכות מנקודות ההיתוך שלהם, וניתן לחבר היטב את האינטר-מטאליים הללו אל פני השטח של זכוכית וקרמיקה בטמפרטורה גבוהה. לכן, ניתן להשלים בהצלחה את איטום הזכוכית והקרמיקה על ידי שימוש בזהב תגובתי ובחומר הנפץ המתאים.

(2) איטום דיפוזיה של שלב היקפי הוא שיטה למימוש האיטום כולו תחת לחץ וטמפרטורה מסוימים כאשר שתי חתיכות של חומרי מקבץ מתקשרים מקרוב ומייצרים דפורמציה פלסטית מסוימת, כך שהאטומים שלהם מתרחבים ומתכווצים זה עם זה.

(3) הלחמת זכוכית משמשת לאיטום הזכוכית והחרסינה הבשרית.

איטום זכוכית הלחמה

(1) יש לבחור תחילה זכוכית, קרמיקה וזכוכית הלחמה כחומרי איטום, ומקדם ההתפשטות ברגל של השלושה צריך להתאים, שהוא המפתח העיקרי להצלחת האיטום. המפתח הנוסף הוא שהזכוכית הנבחרת צריכה להיות רטובה היטב עם זכוכית וקרמיקה במהלך האיטום, והחלקים האטומים (זכוכית וקרמיקה) לא צריכים להיות בעלי עיוות תרמי, לבסוף, כל החלקים לאחר האיטום צריכים להיות בעלי חוזק מסוים.

(2) איכות העיבוד של חלקים: פני הקצה האיטום של חלקי זכוכית, חלקי קרמיקה וזכוכית הלחמה חייבים להיות בעלי שטוחות גבוהה יותר, אחרת העובי של שכבת זכוכית הלחמה אינו עקבי, מה שיגרום לעלייה בלחץ האיטום, ואפילו עופרת לפיצוץ חלקי חרסינה.

(3) הקלסר של אבקת זכוכית הלחמה יכול להיות מים טהורים או ממיסים אורגניים אחרים. כאשר משתמשים בממסים אורגניים כחומר מקשר, ברגע שתהליך האיטום לא נבחר כראוי, הפחמן יופחת וזכוכית ההלחמה תושחר. יתרה מכך, בעת האיטום, הממס האורגני יתפרק, והגז המזיק לבריאות האדם ישתחרר. לכן, בחר במים טהורים ככל האפשר.

(4) עובי שכבת זכוכית הלחמה בלחץ הוא בדרך כלל 30 ~ 50um. אם הלחץ קטן מדי, אם שכבת הזכוכית עבה מדי, חוזק האיטום יקטן, ואפילו גז אגם יופק. מכיוון שפני קצה האיטום לא יכולים להיות המישור האידיאלי, הלחץ גדול מדי, העובי היחסי של שכבת הזכוכית הפחמית משתנה מאוד, מה שיגרום גם לעלייה בלחץ האיטום, ואף יגרום לסדקים.

(5) המפרט של החימום המדרגתי מאומץ לאיטום התגבשות, שיש לו שתי מטרות: האחת למנוע את הבועה בשכבת זכוכית ההלחמה הנגרמת על ידי התפתחות מהירה של לחות בשלב הראשוני של החימום, והשנייה היא למנוע סדקים של כל היצירה והזכוכית בגלל הטמפרטורה הלא אחידה בגלל החימום המהיר כאשר הגודל של כל היצירה וחתיכת הזכוכית גדולים. כשהטמפרטורה עולה לטמפרטורה ההתחלתית של ההלחמה, זכוכית ההלחמה מתחילה לפרוץ החוצה. טמפרטורת איטום גבוהה, זמן איטום ארוך וכמות פריצת המוצר מועילים לשיפור חוזק האיטום, אך אטימות האוויר פוחתת. טמפרטורת האיטום נמוכה, זמן האיטום קצר, הרכב הזכוכית גדול, אטימות הגזים טובה, אך חוזק האיטום יורד, בנוסף, מספר האנליטים משפיע גם על מקדם ההתפשטות הליניארי של זכוכית ההלחמה. לכן, על מנת להבטיח את איכות האיטום, בנוסף לבחירת זכוכית ההלחמה המתאימה, יש לקבוע את מפרט האיטום הסביר ותהליך האיטום בהתאם לפני הבדיקה. בתהליך איטום זכוכית וקרמיקה, יש להתאים גם את מפרט האיטום בהתאם למאפיינים של זכוכית הלחמה שונה.