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小企业也有大技术-参观学习临沂临虹无机材料有限公司


来源:中国粉体网   山川

[导读]  中国粉体网作为粉体产业的连接者,既要为客户做好服务,同时也通过不断走访学习提升自己并带来前沿的行业信息。6月17日,中国粉体网一行4人来到临沂临虹无机材料有限公司进行参观学习,刘京临总经理向中国粉体网介绍了企业的发展状况并详细讲解了先进陶瓷的生产技术。

中国粉体网讯  中国粉体网作为粉体产业的连接者,既要为客户做好服务,同时也通过不断走访学习提升自己并带来前沿的行业信息。6月17日,中国粉体网一行4人来到临沂临虹无机材料有限公司进行参观学习,刘京临总经理向中国粉体网介绍了企业的发展状况并详细讲解了先进陶瓷的生产技术。

(刘京临总经理介绍公司的先进陶瓷产品)


据介绍,临虹成立于2000年,是一家以生产先进工业陶瓷为主的企业,具有完整的材料粉体制备、成型、烧结生产技术和工艺装备。从100微米厚的陶瓷膜,到500毫米厚的大型瓷件都可以生产,还掌握陶瓷、陶瓷金属化、陶瓷与金属焊接生产技术。公司研制的高端陶瓷材料出口到美国、德国、日本、俄罗斯等国家。



先进陶瓷生产技术要求高,生产难度大订货量少,几乎每个用户每个项目对产品的性能要求都有差异,尤其是军工类产品,产品性能要求比较超前,品质和性能要求严格和特殊。


针对军工产品的这些高标准要求,刘总说,“为保证开发制造出军工用户这些要求严格的产品,我们通过持续不断的技术研发和实际生产中的技术积累,引进国内外高端技术人才,与国内外科研院所技术合作,想尽一切办法来提高公司的产品研发能力。”


(临虹:CT射线管真空金属陶瓷部件)


在说到公司的先进陶瓷产品时,刘总非常的自信,并对各种先进陶瓷生产技术信手拈来,如数家珍。“小企业也有大技术”,说完他随手从展柜里拿出一个陶瓷部件介绍说“这是我们公司做的大国重器-散裂中子源用的陶瓷组件,用到的是陶瓷与金属的焊接技术”看到中国粉体网记者对此充满好奇,刘总接下来用十分钟给我们科普了一下这项技术。我们对刘总的讲解进行了记录并整理如下。


(我们从在产品展柜里看到的造型各异的陶瓷部件就说明了一切)


陶瓷和金属在物理化学性能上差异非常大,不同的连接方法使用条件不同,比如简单的粘结剂连接,它是利用粘结剂将陶瓷和金属表面通过粘合力连接在一起。这种方法虽然工艺简单,操作效率高,但是耐高温性差,一般在低温下使用。我们知道,先进陶瓷的一大特点就是高温稳定性好,为了更好地利用这一优势,先进陶瓷很多情况下都是在高温下工作的,那么这种简单地粘结剂连接就无法满足需求了,这就需要使用陶瓷-金属焊接技术。这种焊接技术的特点就是连接面的牢固性非常高,像临虹用自己掌握的陶瓷-金属焊接技术所做出的产品,连接面的牢固性比陶瓷母体都要高,这是它与粘结最大的不同。


技术要点


1、焊接结构设计原则



2、陶瓷-金属焊接难点


1)焊料对陶瓷的湿润性

因为金属和陶瓷之间的湿润性不好,所以才通过对金属和陶瓷都有湿润性的中间层焊料进行连接,如果焊料对陶瓷的湿润性不好的话,难以在熔接区对陶瓷实现较好的渗透结合。

2)膨胀系数差距大

如果陶瓷和金属的热膨胀系数差距较大,会在钎焊区造成非常大的应力梯度,钎焊产生的热应力会使连接面强度降低,从而对质量产生影响。


焊接的几种方式


1、钎焊连接


钎焊连接是采用比母材熔点低的金属材料作钎料,将焊件和钎料加热到钎料熔点和母材熔点之间的温度,通过让融化的焊料湿润母材并与母材互相渗透从而实现连接。


这种方法的关键在于在保证金属和陶瓷物理性能相匹配的情况下,如何提高钎料熔融后在陶瓷件表面的湿润性。对此,钎焊连接又分为两种焊接工艺。


一种是陶瓷表面金属化法,即在陶瓷表面进行金属化,使焊料对陶瓷表面有良好的湿润性后再进行焊接。


另一种方法就是对焊料进行处理,首先让它对陶瓷有良好的湿润性,然后再进行焊接,这种焊料也叫活性焊料。


(图片来源:临沂临虹无机材料有限公司)


2、固相扩散连接


固相扩散连接是指在高温压力下,陶瓷和金属的表面在软化后进行接触,两者的结合层进行互相渗透从而连接成一个整体。这种方式的优点是连接强度高,耐腐蚀性好,能够满足高温应用的要求。但缺点是工艺相对复杂,对设备要求较高。


3、瞬间液相连接


瞬间液相连接是利用一种成分特殊、熔化温度较低的中间层作为连接层,然后在真空条件下加热至中间层熔化,经过保温,中间层与母材之间扩散连接。这种连接方法的优点是构件不易变形且连接快。缺点是耐高温性能一般。


4、自蔓延高温合成连接


自蔓延高温合成连接是利用化学反应的强热制备高熔点化合物的一种制备材料技术。这种焊接方法是以其反应所放出的热为热源,以产物为焊料,在陶瓷和金属之间形成牢固连接的过程。这种方法的优点是反应速度快,连接时间很短,但是对反应的控制要求高。


5、激光焊接


激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。因为陶瓷的弹性模量高,导热低,在局部温度效应高的情况下会产生应力。解决办法是进行预热和调整激光束,可以通过一束光预热,另一束光进行焊接。


6、中性原子束焊接


中性原子束焊接是利用原子束照射金属和陶瓷的接触面,使接触面的原子活化,此方法可用于氮化硅等高强陶瓷及高温超导陶瓷与金属的焊接。


7、超声波焊接


这种方法主要用于铝与陶瓷的焊接,它是通过超声波振动和加压实现常温下结合的方法,这种方法简单快速,成本较低。


8、微波焊接


微波焊接是利用微波电磁场与材料的相互作用,使电介质在交变电场的作用下,产生极化和损耗,从而完成焊接。这种方法具有界面强度高,升温速度快,晶粒不会严重长大,焊接均匀,能耗低等优点,也是目前研究较多的一种方法。


(临虹:飞机发动机温控陶瓷部件)


介绍完,刘总表示公司还有很多比陶瓷金属焊接技术含量更高的技术。接下来又非常耐心的给我们介绍了飞机发动机温控陶瓷部件等一系列前沿的先进陶瓷产品。这次在临虹的学习参观真正的实地学到了先进陶瓷知识,让我们受益匪浅。


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