Конкретные примеры применения припоя из меди, олова и титана

  Припой Cu-Sn-Ti (медь-олово-титан) Это «активный припой», основное преимущество которого заключается в элементе титана (Ti). Титан обладает очень высокой химической активностью и реагирует со многими материалами, которые обычно трудно смачиваются (особенно керамика, алмаз, кубический нитрид бора и т. д.), образуя металлургическую связь. Это позволяет припою Cu-Sn-Ti играть незаменимую роль в областях, где необходимо соединять разнородные материалы (особенно содержащие неметаллы) или требуется высокая прочность соединения.

Ниже приведены некоторые конкретные примеры применения:

1. Изготовление алмазного инструмента:

Описание применения: Это припою Cu-Sn-Ti самая важная и наиболее распространенная область применения. Используется для пайки алмазных частиц или поликристаллических алмазных композитных пластин к стальной подложке (например, телу сверла, основе пилы, основе шлифовального круга).

Преимущества: Титан реагирует с углеродом на поверхности алмаза, образуя стабильный слой карбида титана, что обеспечивает истинное металлургическое соединение (химическую связь) между алмазом и припоем. Это значительно повышает удерживающую способность алмазных частиц, значительно увеличивает срок службы инструмента, уменьшает выпадение алмазов, позволяет использовать более острые и износостойкие алмазные частицы, повышая производительность и качество поверхности.

Конкретные инструменты: геологические буры, нефтяные буры, пилы для резки камня, пилы для резки бетона, алмазные шлифовальные круги, инструменты для правки алмазов, алмазные абразивные круги и т. д.

2. Изготовление инструмента из кубического нитрида бора:

Описание применения: Аналогично алмазному инструменту, используется для пайки зерен cBN или поликристаллических пластин кубического нитрида бора к стальной подложке для изготовления высокоскоростных, высокоэффективных и высокоточных шлифовальных инструментов (например, шлифовальных кругов, хонинговальных брусков) или режущего инструмента.

Преимущества: Титан также может реагировать с CBN, образуя нитрид титана или борид титана и другие межфазные слои, обеспечивая прочное металлургическое соединение, повышая удерживающую способность частиц CBN и долговечность инструмента, особенно подходящего для обработки закаленной стали, жаропрочных сплавов и других труднообрабатываемых материалов.

3. Соединение керамики и металла:

Описание применения: Используется для соединения оксида алюминия, нитрида алюминия, оксида циркония, карбида кремния и других конструкционных или функциональных керамических материалов с медью, сплавами ковар, нержавеющей сталью и другими металлами.

Преимущества: Титан может восстанавливать оксиды на поверхности керамики и реагировать с самой керамикой, образуя межфазные слои соединений титана (например, Ti-O, Ti-N, Ti-C, Ti-Si и т. д.), обеспечивая хорошее смачивание и прочное соединение керамики и припоя. Решена проблема, заключающаяся в том, что традиционные припои не могут смачивать керамику.

Конкретное применение:

Электронная упаковка: пайка керамических подложек (например, Al₂O₃, AlN) к металлическим теплоотводам (например, Cu, MoCu) или металлическим корпусам (например, сплавы ковар) для мощных полупроводниковых модулей (IGBT), лазеров, микроволновых трубок и т. д., обеспечивая превосходную теплопроводность, герметичность и надежность. Электропроводность самого припоя также удовлетворяет требованиям электрического соединения.

Вакуумное/высоковольтное оборудование: изготовление керамико-металлических уплотнительных соединений в вакуумных трубках, высоковольтных выключателях, рентгеновских трубках и т. д.

Датчики: соединение керамических сенсорных элементов с металлическими выводами или корпусом.

Износостойкие детали: пайка износостойких керамических пластин (например, Al₂O₃, SiC) к металлической подложке для износостойких футеровок, сопел и т. д.

4. Соединение графита и металла:

Описание применения: Используется для соединения графита (или углеродных материалов) с медью, нержавеющей сталью и другими металлами.

Преимущества: Титан реагирует с углеродом в графите, образуя слой карбида титана, обеспечивая хорошее смачивание и соединение. Для такого соединения необходимо строго контролировать атмосферу пайки (обычно вакуум или защита инертным газом).

Конкретное применение:

Электроды высокотемпературных печей: соединение графитовых электродов с медными рубашками для охлаждения водой.

Оборудование для производства полупроводников: соединение графитовых нагревателей, подложек для пластин с металлическими опорами.

Электрохимические устройства: биполярные пластины топливных элементов и т. д.

5. Соединение специальных металлических материалов:

Описание применения: Хотя в основном используется для соединения материалов, содержащих неметаллы, Cu-Sn-Ti иногда используется также для соединения некоторых трудносвариваемых или имеющих специальную обработку поверхности металлов, особенно когда необходимо соединить металлическую и керамическую/алмазную структуру типа «сэндвич».

Преимущества: Титан способствует удалению оксидной пленки с поверхности металла, улучшает смачивание и повышает прочность соединения. Рабочая температура относительно ниже, чем у никелевых припоев.

Потенциальное применение: некоторые детали аэрокосмической техники, соединение подложек износостойких покрытий и т. д.

Краткое изложение ключевых особенностей:

Активный элемент: Ti является основным компонентом, обеспечивающим возможность соединения «трудносвариваемых» материалов.

Пайка при средней температуре: температура пайки обычно находится в диапазоне 800°C - 950°C, что ниже, чем у никелевых припоев, и оказывает относительно небольшое термическое воздействие на основной материал.

Высокая прочность и надежность: образующийся реакционный слой обеспечивает очень прочное металлургическое соединение.

Хорошая тепло- и электропроводность: основа Cu-Sn обладает хорошей электро- и теплопроводностью.

Вакуум или защитная атмосфера: пайка должна проводиться в вакууме или в атмосфере высокочистого инертного газа (например, аргона) для предотвращения окисления титана и потери его свойств.

В заключение, припою Cu-Sn-Ti Его основная ценность заключается в способности, благодаря активному воздействию титана, обеспечивать высокопрочное и надежное металлургическое соединение алмаза, CBN, керамики, графита и других материалов с металлами. Алмазные инструменты и керамико-металлические соединения являются наиболее зрелыми и важными областями его применения. При выборе и использовании необходимо тщательно учитывать влияние параметров пайки (температура, время, атмосфера, давление) на реакцию на границе раздела и конечные свойства соединения.

*Часть изображений взята из Baidu. В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления.