اللحام وعمليات الحلفاء للانضمام إلى السيراميك
تشمل عمليات اللحام المختلفة والعمليات ذات الصلة المستخدمة في صناعة السيراميك ما يلي: 1. اللحام بالصهر 2. اللحام الاحتكاري والترابط فوق الصوتي 3. ارتباط الانتشار 4. ارتباط الانتشار عبر الطبقة البينية 5. الإيزوستاتيك الترابط 6. الصقيل الترابط 7. المعدن واللحام بالنحاس 8. لاصق الترابط.
1. لحام الانصهار:
وقد تم الإبلاغ عن الاستخدام الناجح لحام شعاعي الإلكترون لتشكيل Al 2 O 3 -Ta ، ZrO 2 -Mo ، ZrO 2 -Nb الأزواج مع قوة رابطة كبيرة منذ 1960. ومع ذلك ، فإن قابلية تطبيق طرق لحام الانصهار لأنظمة السيراميك المعدني محدودة للغاية. من الضروري مواكبة خصائص درجة حرارة الانصهار والانكماش الحراري للقطع التي يتم ربطها.
2. لحام الاحتكاك و الترابط فوق الصوتي:
تم الإبلاغ عن نتائج واعدة في لحام الاحتكاك من الألومنيوم من الألومينا والألومنيوم إلى الزركونيوم والألمنيوم إلى نيتريد السيليكون من جامعة كوينز في بلفاست. كما يمكن لحام هذه الخزفيات الثلاثة ببعض الفلزات الأخرى ، ولكنها تتطلب أحيانًا استخدام طبقة داخلية.
يمكن تحقيق الترابط بالموجات فوق الصوتية من الألمنيوم لعدد من المعادن في الظروف الجوية العادية في حين يتطلب انضمام التيتانيوم للخزف بواسطة نفس العملية استخدام الفراغ.
3. ارتباط نشر:
في هذه الطريقة ، يتم ضغط المكونات التي يتم ضمها معًا وتتعرض لدرجة حرارة عالية لفترة زمنية معينة. ﻳﺠﺐ أن ﻳﻜﻮن اﻟﻀﻐﻂ اﻟﻤﺴﺘﺨﺪم ﻋﺎﻟﻲ ﺑﺪرﺟﺔ آﺎﻓﻴﺔ ﻟﺘﺘﺴﺒﺐ ﻓﻲ ﺣﺪوث اﻧﺘﺸﺎر ﻓﻲ أﺳﻄﺢ اﻟﺘﻀﺎرﻳﺲ وﻟﻜﻦ ﻳﺠﺐ أﻻ ﻳﺴﺒﺐ ﺗﺸﻮﻳﺸًﺎ آﺒﻴﺮًا ﻓﻲ اﻟﻤﻜﻮﻧﺎت اﻟﻤﺘﺼﻠﺔ.
درجة الحرارة المستخدمة في نطاق 0.65-0،98 Tm حيث Tm هي نقطة انصهار المعدن بالدرجات المطلقة. التفاعلات الفيزيائية والكيميائية المعقدة تحدث في الواجهة لإحداث المفصل. يمكن ربط مجموعة واسعة من المعادن بالسيراميك والنظارات بالسيراميك الزجاجي بنجاح من خلال هذه العملية ، شريطة مطابقة خصائص الانكماش الحراري للأجزاء التي يتم ربطها.
4. ارتباط نشر عبر Interlayer:
في هذه الطريقة من الانضمام إلى السيراميك إلى المعادن يتم إدخال طبقة معدنية مطلية بين الوجوه المراد ربطها وبالتالي لا يكون تطبيق الضغط العالي ضروريًا. تساعد هذه الطبقة البينية على توزيع الإجهادات على السطح البيني لتفادي تركيز الإجهاد بالإضافة إلى استيعاب بعض التوسعات والتقلص التفاضلي للمكونين أثناء التسخين. إذا لم تكن درجة حرارة الطبقة البينية عالية جدًا ، فقد يكون من الممكن ربط المكونات دون وجود أي آثار ضارة على الخواص الميكانيكية لقطعة الشغل حتى إذا كانت مصنوعة من سبيكة قابلة للحرارة.
يمكن وصل الفولاذ المقاوم للصدأ إلى الألومينا باستخدام الألمنيوم كطبقة قابلة للربط. وقد استخدم الذهب كطبقة بينية لربط عدد من السيراميك والأكواب الزجاجية بالسبائك الحديدية. يمكن لحام النحاس إلى الألومينا عن طريق وضعها في جو مؤكسد إلى درجة حرارة 1060-1080 درجة مئوية. وينتج عن ذلك تكوين سائل سهل الانصهار على سطح النحاس ينتج عنه رابطة كيميائية بين النحاس والألومينا. في مجال الطاقة النووية ترتبط الحلقات العازلة للألومينا الألومينا وأقطاب سبائك التيتانيوم معًا بتزويدها بسمك بطبقة 0.1 مم من الألومنيوم.
5. الرابطة متوازنة:
تستخدم هذه العملية لتصنيع الأجزاء المعقدة نسبيًا عن طريق ضم المكونات البسيطة كما هو موضح في الشكل 22.38.
يتم ضغط مسحوق السيراميك في أشكال بسيطة:
(أ) استخدام الضغط أحادي المحور أو الضغط المتوازن. ثم يتم تجميع المكونات البسيطة
(ب) لتشكيل شكل أكثر تعقيدا. ثم يتم تغليف الأجزاء المجمعة
(ج) بطبقة رقيقة من مادة مرنة مرنة وغير مرنة. يساعد الطلاء على غلق التجميع ضد سائل الضغط العالي أثناء التشغيل اللاحق للترابط المتساوي الأضلاع ، و
(د) الذي ينضم إلى المكونين.
ثم يتم تلبيد التجمع المستعبدين لتحقيق القوة الكاملة التي يمكن مقارنتها بقوة المادة الأم. أجزاء من السيراميك مثل الألومينا ، زركونيا ، نيتريد السليكون يمكن تصنيعها بهذه الطريقة. تظهر السندات التي تنتجها هذه الطريقة التجانس الكامل كما لو كان المكون قد تم إنتاجه من خلال عملية واحدة بدون التوصيل.
6. الربط الصقيل:
تستخدم هذه الطريقة في أغلب الأحيان في تجميع القطع المعقدة الكبيرة وتوصيل مكونات السيراميك المتشابهة. السطوح المراد وصلها هي أرض مسطحة ومن ثم مغلفة بزقة تلبيس مناسبة. ثم يتم وضع السطوح الملامسة وثابتة لدمج الصقيل وتثبيت الأجزاء معاً.
يمكن ربط معظم سيراميك الأكسيد بواسطة نظارات السيليكات أو الطلاء الزجاجي ، كما يمكن إجراء المفاصل باستخدام نظارات أساسها البورات والفوسفات. من الصعب الانضمام إلى الخزف غير الأكسيدي بهذه العملية لأنها تميل إلى التفاعل مع الزبدة التي تطلق فقاعات الغاز التي تضعف الرابطة. تتوفر الزجاجات الخاصة للانضمام إلى بعض تركيبات السيراميك والمعدن.
7. التعدين والنحاس:
عادة ما يتم استخدام هذه الطريقة لربط السيراميك بالمعادن. يتطلب النحاسب أن تكون سبائك النحاس المستخدمة مبللة بالأسطح المراد ربطها. يمكن ترطيب معظم الأسطح المعدنية بواسطة السبائك النحاسية ولكن الخزفيات ليست كذلك. لذلك يتم إعطاء عنصر السيراميك أولاً طبقة من سبيكة متوافقة من خلال عملية التعدين.
ومن ثم يتبعها استخدام مختلط باستخدام السبائك التقليدية. بديل آخر هو استخدام نحاسات معدنية نشطة. يعتمد الاختيار على التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الواجهة المعدنية والسيراميك لتعزيز قابلية الترطيب. وقد تم تحقيق النجاح عن طريق استخدام جسور تستند إلى سهل الانصهار الفضي النحاسي مع إضافات من التيتانيوم أو الزركونيوم. قد تحتوي سبيكة اللحام النموذجية على 68.8٪ Ag + 26.7٪ Cu + 4.5٪ Ti بالوزن.
8. الربط اللاصق:
يمكن إنتاج المفاصل الخالية من الإجهاد عن طريق اللصق والإسمنت عندما لا تكون درجات الحرارة المرتفعة وضيق الفراغ متورطين. تلتصق راتنجات الصمغ والعلاج بالغراء على السيراميك. يعتمد الأداء المشترك على درجة حرارة الخدمة بالإضافة إلى مدة ومعدل الإجهاد.
يمكن استخدام مواد لاصقة من الإيبوكسيد والفينوليك والاكريليك والبولي يوريثان للتطبيقات التي تتطلب درجات حرارة تصل إلى 200 درجة مئوية. لتطبيقات درجات الحرارة العالية فوق 200 درجة مئوية من البولي أميد أو غيرها من البوليمرات مستقرة حراريا تستخدم.
تستخدم الإسمنت غير العضوي ، على سبيل المثال أسمنت بورتلاند ، في بعض الأحيان لتوصيل السيراميك بالمعادن. غالبًا ما يتم تصنيع عوازل الخزف عالية الجهد من خلال دمج الأجزاء الفردية مع الأسمنت.
