活性金属法.也称为一步法.是采用活性钎料直接对金属与陶瓷进行钎焊.它利用金属与陶瓷之间的钎料在高温下熔化.其中的活性组元与陶瓷发生化学反应,形成稳定的反应梯度层,将两层不同材料结合在一起的方法。
在钎料中添加表面活性元素可使陶瓷表面润湿性得到明显改善,zr.hf,pd.v,nb等过渡族或稀有金属元素具有很强的化学活性.加至钎料中在高温下对氧化物、硅酸盐等物质具有较大的亲和力,可和cu,ni,ag,au等一起制成金陶瓷钎焊的活性钎料。活性钎料在两界面处可以产生机械或化学结合,机械结合是指钎料颗粒嵌入或渗入陶瓷表层微孑l区,而化学结合是钎料和基体间的物质转移和反应,它们会大大促进润湿性。
关于活性金属法的封接机理仍是一个有争议的问题, 目前取得比较一致的见解是:钛与钎料金属接触,在温度高于钎料金属的熔点时,便形成了含钛的液相合金,在更高的温度下.其中部分液相活性金属钛被陶瓷表面选择性吸附而降低了固液比界面能.从而使钎料合金更好地润湿陶瓷; 同时有部分钛与陶瓷表面的成分发生化学反应,并还原其中的金属离子,形成钛的低价氧化物,如ti0, 20。
与mo—mn法相比, 活性金属法有适用范围广、工序少、周期短、温度低等优点,但是仍存在内应力大、封接强度低、生产率不高等缺点,所以,目前活性金属法的应用并没有mo—mn法普遍。
设计金属/陶瓷接头的活性钎料时主要应考虑:
1、 钎料应具有合适的熔点,一般情况下它的液相线温度要低于母材固相线温度40~5o℃;
2、在钎焊温度下具有良好的润湿作用,能充分填充接头间隙;
3、与母材的物理化学作用应保证它们之间形成牢固的结合;
4、钎料不宜含有饱和蒸气压高的化学元素,如zn,cd,mg等;
5、钎料应塑性好、屈服强度低、抗拉强度高,以保证常温下残余应力较小;
6、钎料抗蠕变、耐热疲劳、耐腐蚀性能好.以保证接头能在恶劣的条件下正常工作。