Przejściowe wiązanie dyfuzyjne w fazie ciekłej
Przejściowe łączenie dyfuzyjne w fazie ciekłej (TLPDB) to proces łączenia stosowany do łączenia wielu systemów metalowych i ceramicznych , których nie można łączyć konwencjonalnymi technikami spawania . W procesie łączenia powstają złącza o jednolitym profilu składu, odporne na tlenki powierzchniowe i wady geometryczne. Technika łączenia była wykorzystywana w szerokim zakresie zastosowań, od produkcji i naprawy silników turbinowych w przemyśle lotniczym po energetykę jądrową zakładach przemysłowych oraz w wykonywaniu połączeń z układami scalonymi w ramach przemysłu mikroelektronicznego .
Proces
Proces ten różni się od wiązania dyfuzyjnego , w którym dyfuzja zachodzi, gdy temperatura topnienia reprezentująca pierwiastek z międzywarstwy przesuwa się na granice sieci i ziaren substratów w temperaturze wiązania. Procesy dyfuzji w stanie stałym prowadzą do zmiany składu na granicy wiązania, a odmienna warstwa pośrednia topi się w niższej temperaturze niż materiały macierzyste. W ten sposób cienka warstwa cieczy rozprzestrzenia się wzdłuż granicy faz, tworząc złącze w temperaturze niższej niż temperatura topnienia któregokolwiek z materiałów macierzystych. Ta metoda różni się od lutowania twardego tym, że jest „zestalana izotermicznie”. Utrzymując temperaturę powyżej temperatury topnienia spoiwa, wzajemna dyfuzja przesuwa skład z dala od eutektyki, więc w temperaturze procesu zachodzi krzepnięcie. Jeśli wystąpi wystarczająca dyfuzja, połączenie pozostanie solidne i mocne znacznie powyżej pierwotnej temperatury procesu topienia. Dlatego nazywana jest „przejściową fazą ciekłą”. Ciecz krzepnie przed ochłodzeniem.
warstwa pośrednia
W tej technice należy wybrać odpowiednią międzywarstwę, biorąc pod uwagę jej zwilżalność , właściwości płynięcia, wysoką stabilność zapobiegającą reakcjom z materiałami podstawowymi oraz zdolność do tworzenia kompozycji o temperaturze przetapiania wyższej niż temperatura wiązania. Technika łączenia sięga czasów starożytnych. Na przykład tlenek miedzi malowany jako warstwa pośrednia i pokryty łojem lub klejem do utrzymywania złotych kulek na złotym wyrobie był podgrzewany w płomieniu redukującym , aby utworzyć eutektyk stop stopu w obszarze wiązania.
Kinetyka
Istnieje wiele teorii dotyczących kinetyki procesu wiązania, ale najpowszechniejsza teoria dzieli ten proces na cztery główne etapy. Etapy to:
- rozpuszczanie warstwy pośredniej
- homogenizacja cieczy
- krzepnięcie izotermiczne
- homogenizacja obszaru wiązania