Technische Strukturkeramikmaterialien verfügen über hervorragende Eigenschaften wie hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Festigkeit, hohe Härte, Verschleißfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Sie werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Leistungselektronik, der Energiewirtschaft und im Transportwesen eingesetzt und werden zu unverzichtbaren unterstützenden Materialien für die Wirtschafts- und Verteidigungsentwicklung. Allerdings erschwert die inhärente Sprödigkeit von Keramiken ihre Verarbeitung, was die Herstellung großer -großer, komplex-geformter Komponenten erschwert und ihre weitere Anwendung und Entwicklung einschränkt. Metallisierte Keramik bietet eine entscheidende technologische Lösung für dieses Problem.
Metallische Materialien verfügen über eine hervorragende Festigkeit, Duktilität, elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur und bilden hinsichtlich der Leistung eine klare komplementäre Beziehung zu keramischen Materialien. Die Kombination dieser beiden Materialien ermöglicht die volle Nutzung ihrer jeweiligen überlegenen Eigenschaften und ermöglicht die Herstellung komplexer Bauteile, die spezifische Anforderungen erfüllen. Dies senkt nicht nur die Kosten, sondern bringt auch die Anwendung und Entwicklung keramischer und metallischer Werkstoffe deutlich voran. Aufgrund der Unterschiede in den physikalischen und chemischen Eigenschaften von Keramik und Metallen ist ihre Verbindung zu einem heißen Forschungsthema für Wissenschaftler im In- und Ausland geworden. Metallisierte Keramikbauteile sind der entscheidende Träger für eine effiziente Verbindung.
Probleme beim Verbinden von Keramik und Metallen
Die Bindungsarten von Keramik und Metall sind unterschiedlich, was es schwierig macht, gute metallurgische Verbindungen zu erreichen.
Der große Unterschied in den Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Keramik und Metallen führt leicht zu großen Restspannungen an der Verbindung, was zu einer geringen Verbindungsfestigkeit führt.
Die schlechte Benetzbarkeit keramischer Oberflächen erschwert die Bestimmung des Fügevorgangs. Derzeit gibt es zahlreiche Forschungsarbeiten zu Methoden zum Verbinden von Keramik und Metallen, einschließlich mechanischer Verbindung, Klebeverbindung, Hartlöten, Fest-Phasendiffusionsverbindung, Übergangsflüssigkeit-Phasenverbindung, Schmelzschweißen, selbst-ausbreitendes Hochtemperatur-Syntheseverbindungsverfahren, Reibschweißen, Mikrowellenverbindung und Ultraschallverbindung. Diese Technologien können alle für die Vorbereitung und Montage von präzisionsmetallisierten Aluminiumoxidkeramikkomponenten verwendet werden.
Verbindungsmethoden
Das mechanische Fügen ist eine alte Verbindungsmethode, zu der auch die Schraubverbindung und die Warmschrumpfverbindung gehören. Beim Warmschrumpfverbinden wird der Unterschied in der Wärmeausdehnung zwischen Keramik und Metall ausgenutzt. Bei hohen Temperaturen legt sich das Metall über die Keramik und beim Abkühlen schrumpft das Metall stärker, wodurch eine dichte Verbindung entsteht. Wärmepassende Verbindungen bieten zwar eine gewisse Luftdichtheit, ihre Anwendung ist jedoch auf niedrige Temperaturen beschränkt und sie weisen erhebliche Eigenspannungen auf. Daher werden sie im Allgemeinen nicht für hochpräzise metallisierte Aluminiumoxidkeramiken verwendet.
Beim Kleben werden Klebstoffe zum Verbinden von Keramik und Metallen eingesetzt. Es wird hauptsächlich bei der Notfallreparatur von Flugzeugen, beim Anschluss von Hilfskomponenten für Artilleriegranaten und Raketen sowie bei der Reparatur von Turbinen- und Kompressorrotoren eingesetzt. Obwohl die Klebeverbindung die thermische Spannung zwischen Keramik und Metall bis zu einem gewissen Grad mildern kann und einfach und effizient ist, beträgt die Verbindungsfestigkeit typischerweise weniger als 100 MPa und die Betriebstemperatur liegt im Allgemeinen unter 200 Grad. Es wird hauptsächlich für statische Belastungen und Teile mit extrem geringer statischer Belastung verwendet. Für präzisionsmetallisierte Keramik ist es nur für nicht{6}belastete-tragende Strukturanwendungen geeignet.
Löten ist eine der gebräuchlichsten Methoden zum Verbinden von Keramik und Metallen. Dabei wird ein Füllmetall mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als das Grundmetall verwendet, das auf eine Temperatur knapp über seinem Schmelzpunkt erhitzt wird. Das geschmolzene Zusatzmetall benetzt die Oberfläche der zu verbindenden Werkstoffe und füllt so den Fügespalt. Die Verbindung wird durch Interdiffusion von Elementen zwischen dem Grundmetall und dem Zusatzmetall erreicht. Herkömmliche Hartlote aus Metall weisen eine schlechte Benetzbarkeit auf Keramikoberflächen auf. Daher ist die Verbesserung der Benetzbarkeit des Füllmetalls auf Keramikoberflächen von entscheidender Bedeutung für die Erzielung qualitativ hochwertiger Lötverbindungen. Dies ist ein zentraler technischer Punkt bei der Herstellung metallisierter Aluminiumoxidkeramik für elektrische Komponenten. Keramische -Metalllötverbindungen können in Direktlöten und Indirektlöten unterteilt werden.
Die Kernherausforderungen zuverlässiger Keramik-{0}}Metallverbindungen können im Wesentlichen systematisch gelöst werdenMetallisierte Keramik für elektrische Komponenten. Unsere Produkte verbessern durch professionelle Oberflächenmetallisierungsbehandlung die Benetzbarkeit, Bindungsfestigkeit und Grenzflächenstabilität von Keramik und Metall erheblich und reduzieren effektiv die Restspannung an der Verbindung. Sie sind mit verschiedenen hochpräzisen Fügeprozessen wie Hartlöten und Diffusionsschweißen kompatibel, erfüllen die Anforderungen rauer Betriebsbedingungen wie hohe Temperaturen, starke Korrosion und hohe Belastungen und bieten stabile und zuverlässige Komponentenlösungen für die Fertigung von High-End-Geräten.
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