Инструкция по применению и состав Холодная сварка белая AS-224 (57г) 24шт/уп

Как использовать «Холодную сварку»?

АБРО Мастер 25 августа 2016 14:02 http://abro22.ru/blog/kak-ispolzovat-kholodnuyu-svarku/

В повседневном обиходе, «Холодной сваркой» принято считать эпоксидный пластилин для склеивания различных материалов, таких как металл, дерево, керамику, стекло, пластик, многое другое…

Применение «сварки» практически безгранично.

Например, благодаря своим высокотемпературным свойствам, ее широко применяют в экстренном авто-ремонте, таких как протекший радиатор, прогоревший глушителей, пробитый корпус аккумулятора или даже поддон картера.
Так же, можно применять в быту практически для любых работ связанных с мебелью и сантехникой.
Сегодня, мы рассмотрим весь технологический процесс использования «Холодной сварки» разобрав его до мельчайших подробностей.

Что понадобится:

Холодная сварка- представляет собой эпоксидный клей-шпаклевку с упрочняющей добавкой стального порошка. Склеивает металл, дерево, керамику, стекло, пластик. Устойчивая к агрессивным средам холодная сварка сохраняет свои свойства до температуры 260°С. Безотходная и проста в применении.

Электрические свойства:
Объемное удельное сопротивление холодной сварки- 5×1015 oм-см
Электрическая прочность — 400 в/мм 0,1215 м
Физические свойства:
— плотность холодной сварки- 1,9 гр/см3;
— прочность на сжатие — 1176 атм;
— прочность на разрыв — 392 атм;

Сварка увеличивает свой объем при затвердевании, т. е. возникает эффект пробки. Таким образом, возможен ремонт при вытекании жидкости из поврежденного агрегата или даже под водой, поэтому холодная сварка универсальная ABRO незаменима при ремонте любой сантехники, починке катеров и яхт.
После отвердевания холодная сварка допускает обработку на токарном станке, шлифовку, сверление, нарезку резьбы, а также покраску. С помощью холодной сварки ABRO вы легко восстановите отломанную или потерянную деталь

— модуль упругости — 3,9×104 атм;
— прочность на сдвиг — 52 атм;
— максимальная температура — 260°С.
Состав: металло- и керамикополимерные компаунды на основе эпоксидных смол.

Работа:

1. Упаковка холодной сварки представляет собой герметичный контейнер, позволяющий неоднократно использовать средство.

2. Открываем крышку

3. Аккуратно достаем этикету «АBRO STEEL» она является инструкцией к применению

4. Внимательно знакомимся с инструкцией

5. Очистим и обезжирим поверхность перед применением. Для лучшей адгезии придадим ей шероховатость

6. Достанем брусок сварки

7. Отрежем необходимое количество состава, сделав разрез строго перпендикулярно.

8. Разрезав брусок, мы увидим двойную консистенцию сварки.

9. Хорошо очищаем от упаковки

10. Смочив руки водой, смешиваем составы сварки подобно пластилину, до образования однородного состава

11. Наносим холодную сварку на поверхность, придав ей необходимую форму

12. Затвердевает холодная сварка от 1 часа до 1 суток, в зависимости от толщины, температуры и т. д.

После применения, аккуратно запакуйте «Холодную сварку» обратно в упаковку.

Таким образом, она прослужит вам еще долго и будет так нужна в самый ответственный момент

На этом все, здоровья вам и вашей машине!

Автор статьи: ABRO Ind.

ALL Холодная сварка супершпатлевка «ТИТАН» белая 62 г

«ХОЛОДНАЯ СВАРКА ТИТАН БЕЛАЯ» предназначена для быстрого и надежного склеивания, герметизации и восстановления утраченных фрагментов изделий из керамики, фарфора, цветных и черных металлов, пластмасс, дерева, камня в различных комбинациях. Температура эксплуатации отремонтированных изделий от —600С до +1500С. Обеспечивает надежный ремонт на влажных и замасленных поверхностях, при низких (до -100С) температурах (при условии замешивания смеси в теплом помещении).

СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ
Поверхности (участки), которые требуется соединить, необходимо очистить от грязи и ржавчины, обязательно зачистить крупнозернистой наждачной бумагой (для металлов), по возможности обезжирить (ацетоном, и т. п.) и просушить.
Отрезать не менее 1/3 от объема стержня и тщательно смешать оба компонента пальцами рук (можно влажными) до получения равномерной окраски массы.
Полученную смесь нанести на ремонтируемую поверхность. При склеивании деталей нанести пластилин на обе соединяемые поверхности, прижать и зафиксировать на 15 минут. При использовании на влажных или замасленных поверхностях смесь необходимо приглаживать возвратно-поступательными движениями до ощущения прилипания её к поверхности (при этом прочность соединения снижается на 20-25% для замасленных поверхностей).

В случае необходимости ремонта при низких температурах рекомендуется после выполнения пп.1 и 2 скатать из полученной массы шарик и держать его в руках, пока он сам не разогреется до +40-50°С (но не более 4 минут с начала размешивания), и лишь после этого нанести на ремонтируемый участок. При этом рекомендуется использовать на менее 1/3 от общей массы.
Для разглаживания поверхности и придания ей необходимой формы используйте плоские предметы, смоченные водой.

ВНИМАНИЕ!
Схватывается за 5—7 минут при +200С. (происходит объемное расширение, возникает эффект пробки). Полимеризуется в течение 15 минут. Через 1 —1 ,5 часа соединение можно подвергать механической обработке и нагрузке.

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ
При попадании компонентов стержня в глаза и на кожу, промыть их водой. При необходимости обратиться к врачу. Не использовать на поверхностях, контактирующих с продуктами питания. Беречь от детей!

ВАЖНО
Если в результате хранения более 18 месяцев или резких колебаний температур хранения произошло отвердение внешнего слоя холодной сварки — нагрейте холодную сварку до +600С. Можно использовать для этого радиаторы отопления, горячую воду, верхнюю крышку двигателя автомобиля и т.д.

СОСТАВ
Эпоксидно-диановая смола до 20%, аминный отвердитель до 8%, пластификатор до 1%, ускоритель отвердения до 2%, каолин до 15%, мел до 45%, диоксид кремния до 5%, железоокисные пигменты до 2%.

УСЛОВИЯ ХРАНЕНИЯ
Хранить в сухом, темном месте при температуре не выше +35С. Утилизировать как бытовой мусор.

Холодная сварка “Клей для САНЕХНИКИ” (белая, быстрый ремонт и восстановление утраченных фрагментов), доставка из Москвы

• Информация
• Товар на сайте компании «Мир очистителей»

• Код товара: sant 6052-2017

• Краснодар

• Просмотров: 524
• ID: 31724058

Природа основы

на основе смол

Приклеиваемый материал/изделие

гранит|дерево|керамика|металл|пластмасса

Состояние клея

пастообразное

Количество компонентов

многокомпонентный

Появились сколы, трещины, утрачены фрагменты на санфаянсе, холодильнике, раковине? Проблема вполне решаема. И выход, вот какой:Клей для сантехники Mastix предназначен для быстрого и надежного склеивания, ремонта деталей и узлов, герметизации соединений и емкостей, для восстановления утраченных фрагментов изделий из керамики и фарфора, а также из цветных и черных металлов, пластмасс, дерева в различных комбинациях. Температура эксплуатации отремонтированных изделий от -60ºС до +150ºС. Обеспечивает надежный ремонт на влажных и замасленных поверхностях, при низких(до -10°С) температурах (при условии замешивания смеси в теплом помещении).Способ применения холодная сварка для сантехники:Зачистить участки, которые требуется соединить, необходимо очистить от грязи и ржавчины, лучше сделать крупнозернистой наждачной бумагой (для металлов), по возможности обезжирить (ацетоном, и т. п.) и просушить.Отрезать не менее 1/3 от объема стержня и тщательно смешать оба компонента пальцами рук (можно влажными) до получения равномерной окраски массы.Нанести полученную смесь на ремонтируемую поверхность. При склеивании деталей нанести пластилин на обе соединяемые поверхности и, прижать и зафиксировать на 10-15 минут. При использовании на влажных или замасленных поверхностях смесь необходимо приглаживать возвратно-поступательными движениями до ощущения прилипания её к поверхности (при этом прочность соединения снижается на 20-25% для замасленных поверхностей).В случае необходимости ремонта при низких температурах рекомендуется после выполнения пп.1 и 2 скатать из полученной массы шарик и держать его в руках, пока он сам не разогреется до +40-50°С (но не более 4 минут с начала размешивания), и лишь после этого нанести на ремонтируемый участок. При этом рекомендуется использовать на менее 1/3 от общей массы.Для разглаживания ремонтируемой поверхности и придания ей необходимой формы используйте плоские предметы, смоченные водой.Важно !!!Время жизнеспособности пластилина 5-7 минут при +20°С. При условии, обеспечивающих отвод выделяющегося тепла (тонкий слой, пониженная температура и т. п.) время жизнеспособности увеличивается, при нагревании – уменьшается.Пластилин схватывается за 10-15 минут при +20°С. На это время необходима взаимная фиксация соединяемых деталей.Через 1-1,5 часа соединение можно подвергать механической обработке и нагрузке.Состав клея для Сантехники:Эпоксидно-диановая смола до 20%, аминный отвердитель до 8%, пластификатор до 1%, ускоритель отвердения до 2%, каолин до 15%, мел до 40%, диоксид титана до 15%, диоксид кремния до 1%.Организуем выгодную доставку в регионы.Бесплатно доставим клей для Сантехники в курьерскую службу или до ТК

Холодная сварка в вашем регионе

Реставрация трещины на раковине: алгоритм действий

Реставрацию сколов и трещин керамических элементов можно выполнить своими руками, не прибегая к помощи специалистов. Современные технологии позволяют восстановить целостность керамической раковины или мойки из искусственного камня при помощи водостойкого прозрачного клея. Неплохо зарекомендовала себя холодная сварка Poxipol для заделки крупных и мелких щелей после раскола поверхности умывальника. Эпоксидный клей прост в применении, быстро затвердевает, а застывший состав не расширяется, не сужается и не деформируется под воздействием горячей и холодной воды.

Холодная сварка Poxipol – основные преимущества

Двухкомпонентный клей предназначен для прочного склеивания металла, керамики, дерева, фаянса и других материалов. Клеящий состав при смешивании компонентов имеет густую консистенцию и не растекается, поэтому отлично подходит для обработки вертикальных или сферических поверхностей. Пластичная масса заполняет пустоты в любом положении, быстро схватывается, не оставляет маслянистых следов и разводов, способных испортить аккуратный вид раковины. Готовый шов устойчив к влаге, хорошо противостоит резким перепадам температур, не разрушается под воздействием кипятка, а также химических веществ, включая растворитель, серную и соляную кислоту.

Технология проведения работ

Прежде, чем приступать к работам по восстановлению целостности корпуса раковины, необходимо провести комплекс подготовительных работ:

• Протрите место скола растворителем (ацетоном или уайт-спиритом) с целью обезжиривания поверхности. После высыхания, обработайте рабочие участки мелкой шкуркой. Легкая шероховатость позволяет улучшить сцепление гладких элементов между собой;
• Приготовьте клеевую массу. Для этого выдавите смолу и отвердитель в одинаковой пропорции на легко моющуюся пластину и смешайте компоненты до образования массы однородного цвета. Обычно на эту процедуру уходит около 1-2 минут;
• Нанесите состав на обе части отколовшегося фрагмента и плотно прижимайте их друг к другу в течение 2-3 минут, не допуская смещения, или заполните клеем образовавшуюся трещину. Выступившие излишки аккуратно удалите острым ножом, смоченным в воде.

Если скол по форме напоминают паутину, то ремонт займет больше времени. Приготовьте лист наждачной бумаги самой мелкой фракции, любой обезжириватель, самовыравнивающуюся водостойкую шпаклевку (можно автомобильную), эпоксидный клей и белую краску в аэрозольном баллончике. Защитите окружающие предметы салфетками.

Методика ремонта в этом случае будет несколько отличаться:

• Обезжирьте место повреждения раковины, аккуратно протерев места соединений растворителем;
• Заполните крупные трещины предварительно смешанным эпоксидным клеем, а более мелкие – шпаклевкой и выровняйте поверхность при помощи резинового шпателя или деревянной лопатки. При наличии глубоких сколов желательно нанести шпаклевочную смесь в несколько слоев;
• Отшлифуйте поверхность после полного высыхания шпаклевки до идеально гладкого состояния, используя мелкую наждачную бумагу;
• Повторно протрите поверхность растворителем и покрасьте раковину водостойкой краской, предназначенной для окрашивания изделий из акрила или керамики, либо покройте поверхность влагоустойчивым лаком. Если площадь повреждения достаточно большая, необходимо дважды или даже трижды нанести красящий состав с промежуточной сушкой.

При наличии широкого скола лучше воспользоваться прозрачным клеем. В результате затвердевшая смола приобретет цвет мойки, и трещина будет практически незаметной. Если вы использовали холодную сварку с металлическим оттенком, то придется дополнительно красить поверхность белой краской.

Пользоваться сантехникой можно не ранее, чем через 24 часа. При условии шпаклевания трещины и окрашивания ремонт займет несколько дней, поскольку каждый слой должен сначала высохнуть и только после этого поверхность можно шпаклевать, затирать, ошкуривать или красить.

У нас можно оптом купить клей Poxipol (Поксипол) в тубах по 14 мл или 70 мл по привлекательной цене.

Холодная сварка AS-224W белая (ABRO) 70г в Санкт-Петербурге (Инструмент для ремонта авто-, мото-, велотехники)

Холодная сварка (клей) представляет собой эпоксидный клей-шпаклевку с упрочняющей добавкой стального порошка. Склеивает металл, дерево, керамику, стекло,пластик

Устойчивая к агрессивным средам холодная сварка сохраняет свои свойства до температуры 260°С. Безотходна и проста в применении. Применяется холодная сварка универсальная для ремонта, восстановления и изготовления широчайшего круга изделий:
·
В АВТОМОБИЛЯХ холодная сварка применима для бензобаков, радиаторов, глушителей, корпусоваккумуляторов, поддонов картера, головок блока, корпусных и кузовных деталей;
·
В БЫТУ нередко требуется холодная сварка мебели, сантехники, холодная сварка труб горячей и холодной воды, аквариумов, инструментов, стекла и зеркал, садового инвентаря и многого другого.
ABRO STEEL увеличивает свой объем при затвердевании, т.е. возникает эффект пробки. Таким образом, возможен ремонт при вытекании жидкости из поврежденного агрегата или даже под водой, поэтому холодная сварка универсальная ABRO STEEL незаменима при ремонте любой сантехники, починке катеров и яхт.
После отвердевания холодная сварка допускает обработку на токарном станке, шлифовку, сверление, нарезку резьбы, а также покраску. Вы легко восстановите отломанную или потерянную деталь, вылепив ее руками.
УКАЗАНИЯ:
·
Очистите и обезжирьте поверхность перед применением. Для лучшей адгезиипридайте ей шерховатость.
·
Отрежьте необходимое количество состава, сделав разрез строго перпендикулярно. Смочив руки водой, перемешайте холодную сварку до однородной консистенции (она должна нагреться).
·
Нанесите холодную сварку на поверхность, придав ей необходимую форму. При применении под водой, прижмите холодную сварку к поверхности и держите, пока она не приклеится.
·
Затвердевает холодная сварка от 1 часа до 1 суток, в зависимости от толщины, температуры и т.д.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:
Объемное удельное сопротивление холодной сварки — 5х1015 Oм-см
Электрическая прочность — 400 В/мм@0,1215 м
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:
Плотность холодной сварки — 1,9 гр/см3
Прочность на сжатие — 1176 атм
Прочностьна разрыв — 392 атм
Модуль упругости — 3,9 х 104 атм
Прочность на сдвиг — 52атм
Твердость — 85 атм
Максимальная температура — 260°С
МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ: Содержит аминовые и эпоксидные смолы. Послеприменения вымыть руки с мылом. При попадании в глаза промыть водой, обратиться к врачу. БЕРЕЧЬОТ ДЕТЕЙ!

Сварка холодная для металла, алюминия и пластика

Холодная сварка – двухкомпонентное соединение на основе эпоксидных смол и отвердителей, которое при механическом соединении и смешивании образует вещество с высокими адгезивными качествами к разнообразным материалам. Способность холодной сварки качественно склеивать поверхности, заделывать протечки и пробоины, и простота использования делают ее практически незаменимой.

Благодаря своим свойствам и легкости применения, холодная сварка востребована у автолюбителей. Возможность заделать течь в течение 15 минут при любых погодных условиях значительно уменьшает риск форс-мажорных ситуаций в дороге, если в вашем бардачке лежит холодная сварка.

Алфавитный поиск:

Найдено товаров: 31

Способ и области использования холодной сварки

Холодная сварка представляет собой равноценную замену сварочного аппарата, где последний нельзя применить, например, под водой, при починке протекающих наполненных резервуаров, спайке тонких металлов или в дороге. Еще одним неоспоримым преимуществом холодной сварки является ее применения не только при спайке разнообразных металлов и чугунов, но и для ремонта пластмассовых, стеклянных, керамических поверхностей.

Структура холодной сварки такова, что при затвердевании она превращается в высокопрочный материал, выдерживающий довольно большие высокие и низкие температуры, нагрузки на сдвиг и отрыв, неуязвимый к кислой среде. После затвердевания холодную сварку можно шлифовать, сверлить или нарезать на ней резьбу.

Компоненты веществ, входящих в холодную сварку, могут изменяться в зависимости от специализации применения. Она может быть как универсальной, так и узкого спектра использования – например, для черных металлов, батарей и труб, алюминия, замасленных поверхностей, радиаторов и так далее. Независимо от области применения, инструкция использования крайне проста: обезжирить поверхность, по необходимости зачистить, хорошо размять в руках и перемешать оба компонента сварки, нанести и подождать пока затвердеет.

Холодная сварка Алмаз: инструкция по применению клея

Среди клеящих составов нового поколения холодную сварку «Алмаз» выбирают из-за невысокой стоимости и прочности образуемых соединений. Производители разработали несколько рецептур для различных материалов: металла, дерева, пластика. Двухкомпонентные смеси с различными добавками, придающими уникальные свойства. В небольшом обзоре представлены популярные клеи под общим названием «Алмаз».

Особенности

Клеящий состав «Алмаз», выпускаемый под брендом «Bethel», создан на базе эпоксидных смол. Холодная сварка удобна для транспортировки: пластиковую упаковку весом 58 г можно убрать в бардачок автомобиля или кейс с инструментами. Двухкомпонентный клей выпускается в виде цилиндра из белой массы, заполненного серым веществом. Для защиты от влажности холодная сварка обернута целлофаном.

Чтобы получить рабочий состав, достаточно перемешать оба компонента до однородной структуры. Расходуется клей экономично, если отрезать от цилиндра только нужное количество вещества. Мягкий материал хорошо режется, приобретает твердость только при смешивании. Остальную массу снова оборачивают целлофаном и убирают в пластиковый футляр-упаковку. После реакции компонентов, входящих в серую и белую части, происходит процесс полимеризации. Пластичный клеящий состав становится твердым.

Наиболее популярна холодная сварка Алмаз в упаковке по 58 г

Достоинства и недостатки

Если говорить о достоинствах, лучше рассматривать холодную сварку «Алмаз» универсальную, которая используется для склеивания большинства поверхностей в быту.

Неоспоримые преимущества клея:

• состав выпускается в разной фасовке, 58 и 585 граммов;
• пластичный двухкомпонентный клей легко смешивается пальцами, достаточно хорошо размять отрезанный кусочек;
• пользоваться клеем-сваркой можно в любых условиях, не нужно создавать особый температурный режим, главное, не допускать перегревания;
• для применения не требуются специальные инструменты, отрезать необходимую порцию можно любой плоской жесткой пластинкой;
• хорошая адгезия, размятая масса сразу прилипает к любым сухим поверхностям;
• за счет хорошей пластичности «Алмаз» скрепляет гладкие, шероховатые и рельефные поверхности, заполняет все пустоты, им можно восстановить утерянные фрагменты пластика, минеральной основы;
• экологическая безопасность, «Алмазом» допускается склеивать посуду.

Недостатки связаны с некоторыми ограничениями применения:

• на строительном рынке имеются подобные смеси, превосходящие «Алмаз» по эффективности;
• недостаточная прочность на разрыв, для ответственных соединений подобная холодная сварка не применяется;
• мягкая масса сильно липнет к рукам, другим сухим поверхностям, необходимо смачивать кожу или перчатки;
• комки, образующиеся при непромесе, ухудшают качество склейки;
• при хранении на холоде качество холодной сварки ухудшается.

Холодная сварка «Алмаз» создана для бытового применения, экстренного ремонта.

В профессиональных работах практически не используется из-за невысоких прочностных характеристик.

Разновидности и область применения

Выпускают несколько модификаций клея: холодную сварку «Алмаз». Следует подробно рассмотреть все виды составов, чтобы у потребителей не было сложностей при выборе смеси:

• Универсальный клей-сварка применяется для склейки керамики, фаянса, фарфора, различных пластиков, дерева, металла. Соединяет однородные и разнородные поверхности. Поможет склеить кружку или вазу, восстановить герметичность емкости.
• «Алмаз» для сантехники – влагостойкая разновидность, образует водонепроницаемые соединения. Холодная сварка способна устранить течь в трубе, заделать трещину на раковине, через которую просачивается влага.
• «Алмаз» для дерева склеивает массив и древесно-стружечные плиты (ДСП, ЛДСП, МДФ), современные композиты с древесным наполнителем (палубную и террасную доску, декинг). Холодной сваркой упрочняют крепеж, стыки, используют при реставрации старой мебели.
• Модификация для ремонта машин подходит для склеивания металлопластика, пластика, тонкого проката. «Алмазом» соединяют мелкие детали, маскируют сколы, трещины на бампере, укрепляют разношенные резьбовые соединения.
• Холодная сварка с металлической пудрой предназначена для ремонта металлических поверхностей, применяется для стальных деталей, изделий из цветных металлов.

Виды холодной сварки Алмаз

При покупке клея необходимо учитывать особенности различных модификаций, они различаются видом наполнителя.

Инструкция по применению

Для получения качественного соединения необходимо тщательно подготовить поверхность:

• очистить от загрязнений;
• на гладкой поверхности напильником или шкуркой для лучшей адгезии создают искусственную шероховатость;
• обезжирить, масляные пленки ухудшают адгезию;
• хорошо высушить, только один вид холодной сварки для сантехники хорошо прилипает к влажному основанию.

Инструкция содержит несколько рекомендаций, которые помогут приготовить клеящую массу. Желательно работать в перчатках, хорошо смачивать руки, чтобы комки не прилипали к пальцам. Важно хорошо размять состав до однородной массы.

Для лучшего сцепления соединение рекомендуется убрать под пресс или зажать склеиваемые элементы струбциной. Время отвердевания следует уточнить на упаковке. К обработке склеенного шва приступают через сутки.

Склеивание керамики с металлом | Керамическое соединение

Активные припои

S-Bond® обеспечивают связывание керамики с металлом и сапфира с металлом, а также друг с другом. Сплавы S-Bond содержат активные элементы, такие как титан и церий, добавленные к сплавам Sn-Ag, Sn-In-Ag и Sn-Bi для создания припоя, который может непосредственно взаимодействовать с керамической и сапфировой поверхностями до соединения. Сплавы S-Bond обеспечивают надежные герметичные соединения со всеми металлами… включая сталь, нержавеющую сталь, титан, никелевые сплавы, медь и алюминиевые сплавы.

Соединение керамики с металлом находит все более широкое применение в датчиках, электронных корпусах и в силовой электронике. От окон датчиков, где кварц и / или сапфир (монокристаллический оксид алюминия, который является прозрачным), до оксида алюминия или нитрида алюминия, используемых в качестве изолирующих оснований, где необходимо изолировать высокое напряжение. Однако «мать-природа» поставила перед инженерами двойной набор проблем: 1) керамика не любит прямого смачивания (прилипание слоев расплавленного металла) и 2) керамика и металлы имеют существенно разные коэффициенты теплового расширения (КТР).Эти две проблемы на долгие годы ограничили применение керамики в сочетании с металлами.

Склеивание керамики с металлом исторически выполнялось одним из двух способов: 1) адгезивом или 2) пайкой или пайкой … когда на керамический компонент сначала должен быть нанесен металлический слой (вакуумная металлизация, процесс оксида Mo-Mn + покрытие или активный пайка). Припой или припой во многих случаях предпочтительнее клеев, поскольку припои (или припои) являются металлами, являются теплопроводными, герметичными и не ухудшают пропускную способность.При рассмотрении крепления керамики к металлам пайкой проблема КТР является ограничивающей, поскольку припой плавится при температуре выше 840 ° F (450 ° C), и при охлаждении затвердевшие напряжения соединения могут сломать или деформировать деталь. Часто паяные металлокерамические соединения требуют использования металла с низким КТР, такого как Kovar®, Invar® или Molybdenum. С другой стороны, припои по определению плавятся и соединяются при температурах ниже 840 ° F и обычно ближе к 480 ° C (250 ° C). Таким образом, паяные соединения намного лучше соединяют керамику с металлами, поскольку соединительные напряжения намного ниже из-за затвердевания при гораздо более низких температурах, чем паяные соединения.Остается предостережение с обычными припоями: сначала на керамическую поверхность должен быть нанесен клейкий металлический слой, а затем следует процесс припоя-флюса для разрушения оксидов, которые образуются на металле, и металлического покрытия на керамике, когда они нагреваются на стыке припоя. процесс.

Активные припои S-Bond решают многие из этих проблем соединения, следующие сплавы:

• Непосредственно склеивайте металлокерамические соединения без использования флюса.
• Без этапов предварительного покрытия, исключающих многоступенчатые процессы нанесения покрытия, и
• При температурах ниже 400ºC, предотвращает деформацию и размягчение металлов и предотвращает разрушение керамики.

Произведенные соединения:

• Герметичный, проходной <10 ^-9 атм-куб / сек
• Сильный (сдвиг> 5000 фунтов на кв. Дюйм)
• Пластичный на основе Sn-Ag или Sn-In сплавов
• теплопроводящий

Обработка S-облигаций

Для соединения керамики с металлом можно использовать два разных процесса. Одним из методов является «механически активируемое» соединение при температуре, близкой к температуре плавления S-Bond (например,грамм. для S-Bond 220 это 250ºC). Это делается путем нанесения, трения или нанесения кистью расплавленных сплавов на нагретые поверхности и сборки «горячих» таким образом, чтобы поверхности сплава S-Bond были достаточно перемешаны, чтобы разрушить тонкую оксидную пленку, которая образуется при расплавлении. Такие соединения на керамике и многих металлах являются адгезионными, но не имеют химической связи. Пример облигации показан ниже. Сплавы S-Bond связываются, но прочность соединений на сдвиг номинально ниже 3000 фунтов на квадратный дюйм. Рисунок справа иллюстрирует адгезионный характер связи.

Нержавеющая сталь — клейкая связка из оксида алюминия

Другой процесс соединения S-Bond термически активируется с использованием запатентованного процесса, который подготавливает керамические и сапфировые поверхности и создает химическую связь с поверхностью за счет реакций активных элементов в сплаве S-Bond. Эти соединения начинаются с обработки при повышенных температурах в печи с защитной атмосферой с нанесением сплава S-Bond на соединяемые керамические поверхности. При повышенных температурах активные элементы S-Bond реагируют с керамикой, образуя химическую связь, как показано на рисунке ниже.

Эта химическая связь и слой S-Bond на последующем этапе соединения обеспечивают гораздо более высокий уровень прочности соединения и создают высокопроизводительные соединения металлокерамики, которые лучше, чем большинство паяных сапфировых соединений и соединений керамики и металла, выполненных многоступенчатым Mo -Mn и процессы гальваники.

Микроструктуры соединения

S-Bond, показанные на рисунке справа, показывают, что химическая связь была создана между оксидом алюминия (Al ₂ O ₃ ) и сплавом S-Bond.

Предел прочности соединения S-Bond на сдвиг при использовании процедуры металлизации S-Bond при повышенных температурах превышает 7000 фунтов на квадратный дюйм и устойчив к термоциклированию в диапазоне от -50 до 150 ° C.

S-Bond соединяет сапфировые, керамические и металлические поверхности без флюса или гальванического покрытия, и этот процесс намного более устойчив к вариациям соединения из-за природы высокого поверхностного натяжения сплавов S-Bond. При соединении S-Bond не используются химические флюсы, которые необходимо очищать или которые могут травить металлические детали, оставляя косметические дефекты.

Примеры металлических деталей из сапфира и керамики

Керамическая мишень для распыления

Корпус детектора — от сапфирового до Ti

Оконные блоки из сапфирового металла

Свяжитесь со мной и добавьте свое приложение в постоянно растущий список успешных металлокерамических компонентов S-Bond.

Соединение

S-Bond удовлетворяет потребности многих приложений, где требуется соединение сапфира и / или другой керамики с металлами. На рисунке ниже показаны другие применения соединения S-Bond.Терморегулирование и радиаторы, композиты C: C с алюминием, крепление Si-die, корпуса датчиков из кварца и латуни, датчики MEMS на основе BeO с латунью и вспененными металлами.

Холодная сварка наночастиц золота на подложке из слюды: самонастройка и усиленная диффузия

В этой статье AuNP экспериментально получены с использованием зеленого синтеза ^{11,12,13,14,15,16} . При измерении размера AuNP на изображениях HR-TEM и AFM мы наблюдаем значительную разницу; AuNP на изображении AFM намного больше, чем на изображении HR-TEM.Подложка из слюды для сканирования AFM сделана из силиката и других. Хорошо известно, что между атомами золота и силикатом ⁸ существует сильная сила притяжения, которая приводит к предположению, что что-то произошло в образце на слюдяной подложке для сканирования АСМ.

Сравнение изображений HR-TEM и AFM (SEM)

На рисунке 1 показано изображение HR-TEM AuNP, экспериментально синтезированных с использованием природного вещества в качестве восстановителя (зеленый синтез). Подробности зеленого синтеза можно найти в разделе о методах в конце статьи.Мы замечаем, что размер AuNP, измеренный с помощью изображений HR-TEM, варьируется от 10 до 20 нм, как показано на гистограмме в справочных документах ^{11,12,13,14,15,16} . Однако на изображениях HR-TEM не было AuNP размером более 30 нм.

Рис. 1

Изображения HR-TEM AuNPs, синтезированных экспериментально.

Все AuNP на изображениях были синтезированы с HAuCl ₄ · 3H ₂ O в качестве иона-предшественника. Использованные восстановители: ( A ) Экстракт Polygala tenuifolia , ( B ) ванкомицин, ( C ) ресвератрол, ( D ) галлотаннин, ( E ) ампициллин и ( F ) хлорогеновая кислота. .Отметим, что не было AuNP с диаметром более 30 нм. Подробные экспериментальные процедуры для синтеза AuNP описаны в каждой ссылке. В условиях эксперимента были получены AuNP сферической формы, как показано на изображениях. После получения изображений HR-TEM, дискретные AuNP из изображений были случайным образом выбраны для измерения среднего диаметра (нм). Количество AuNP, выбранных для измерения диаметра, следующее. ( A ) 277, ( B ) 208, ( C ) 118, ( D ) 189, ( E ) 51 и ( F ) 111.Масштабные полосы представляют 20 нм, за исключением изображения ( B ), масштабная линейка которого составляет 10 нм.

Рисунок 2 (B) показывает изображение высоты АСМ хлорогеновой кислоты-AuNP на слюдяной подложке, которое показывает диаметр 65 нм и высоту 15 нм. Для образца AFM их размеры становятся больше 50 нм, как показано на изображении FE-SEM на рис. 2 (A). По сравнению с AuNP на рис. 2 (A) в том же масштабе, размер AuNP на изображении FE-SEM после сканирования AFM намного больше, чем размер (22,25 ± 4,78 нм) вставленного изображения HR-TEM до АСМ сканирование.

Рисунок 2

Изображения AuNP, полученные с различных устройств.

( A ) Изображение FE-SEM хлорогеновой кислоты-AuNP после сканирования АСМ. Средний размер, измеренный с помощью FE-SEM, составил 59,35 ± 4,67 нм. На вставке показано соответствующее изображение HR-TEM хлорогеновой кислоты-AuNP перед сканированием AFM со средним диаметром 22,25 ± 4,78 нм. ( B ) АСМ трехмерное изображение высоты AuNP хлорогеновой кислоты. Масштабные полосы представляют 1 мкм × 1 мкм (слева) и 500 нм × 500 нм (справа).( C ) Изображение HR-TEM ресвератрол-AuNP, отделенных от слюдяного субстрата. Масштабная шкала представляет 20 нм. После сканирования АСМ ресвератрол-AuNP на слюдяной подложке AuNP отделяли от подложки и получали изображение HR-TEM. Подробная экспериментальная процедура отделения ресвератрол-AuNPs от слюдяного субстрата описана в экспериментальном разделе. Средний диаметр ресвератрол-AuNP в HR-TEM был определен как 14,60 ± 2,97 нм, как показано на фиг. 1 (C). Отщепленные AuNP от подложки из слюды были в диапазоне 40 ~ 50 нм и были намного больше, чем на изображении HR-TEM.Размер одной наночастицы на изображении составил 49,22 нм.

В качестве другого примера диаметр ресвератрол-AuNP перед сканированием AFM составляет (14,60 ± 2,97 нм), измеренный с помощью изображения HR-TEM, как показано в таблице 1. Изображение AFM дает диаметр (65,94 ± 2,26 нм) и высота (8,69 ± 2,08 нм), что аналогично диаметру измерения HR-TEM. После сканирования АСМ ресвератрол-AuNP отделяются от подложки из слюды. Для оторвавшихся частиц с помощью HR-TEM их диаметры, измеренные как (40 ~ 50 нм) на рис.2 (в), что указывает на то, что дополнительная холодная сварка произошла в образце АСМ на подложке из слюды после зеленого синтеза. Из-за сил притяжения со стороны слюдяной подложки, AuNP сферической формы растут только в направлении плоскости, параллельной слюдяной подложке. Чтобы исследовать явление холодной сварки на слюдяной подложке, выполняется несколько МД-моделирования, поскольку вышеупомянутые экспериментальные измерения обеспечивают только изображения после завершения холодной сварки.

Таблица 1 Сравнение размеров AuNP от различных устройств (единица измерения: нм).

Серый столбец показывает измерение на сетках HR-TEM сразу после зеленого синтеза. После нанесения на слюдяную подложку последовательно выполняются измерения AFM и FE-SEM для получения результатов измерения в белых столбцах. Наконец, отделяя AuNP от подложки из слюды, снова проводят HR-TEM, чтобы получить повторное измерение в последней колонке.

МД-моделирование AuNP

МД-моделирование выполняется с помощью LAMMPS ¹⁷ с временными шагами 0.5 фс с использованием скоростного алгоритма Верле. 1 фс обычно используется для общего МД моделирования. В ссылках ^18,19,20 для МД моделирования слюды предлагается 0,5 фс. Мы протестировали оба, чтобы убедиться, что 0,5 фс более стабильны. В каноническом ансамбле введен термостат Носа-Гувера для поддержания температуры на уровне 300 К. Константа демпфирования температуры для термостата Носа-Гувера определена как 0,01 на основании ссылки ²¹ . Если константа слишком велика, каноническое распределение будет достигнуто после очень долгого времени моделирования.С другой стороны, слишком маленькие значения могут привести к высокочастотным колебаниям температуры. Во время МД-моделирования температура держится на уровне 300 K, поскольку в реальных экспериментах образец раствора AuNP сушат на слюде при комнатной температуре. Межатомный потенциал, используемый в моделировании, описывается методом встроенного атома (EAM) ²² , где потенциал описывается парным потенциалом и функцией электронной плотности. Методы МД и численная модель для слюдяной подложки построены на основе ссылок ^23,24,25 .

Молекулы воды препятствуют взаимодействию между AuNP и слюдяной подложкой и помогают плавать AuNP, что приводит к легкому движению твердого тела AuNP на рис. 3 (a). Кроме того, неоднородные силы притяжения от поверхности AuNP могут привести к вращению твердого тела AuNP, как показано на рис. 3 (b).

Рисунок 3

МД Моделирование AuNP на слюдяной подложке (Приложение №1).

( A ) Движение твердого тела AuNP под влиянием молекул воды, ( B ) Вращение твердого тела AuNP под действием неоднородных сил притяжения от поверхности AuNP.Молекулы воды препятствуют взаимодействиям между AuNP и слюдяным субстратом и помогают удерживать AuNP в воздухе. Неоднородные силы притяжения от поверхности AuNP могут привести к вращению твердого тела AuNP. Они заставляют AuNPs на слюдяном субстрате вращаться более энергично, по сравнению со случаем AuNPs без слюдяного субстрата.

Наночастицы могут свободно вращаться по сравнению с нанопроводами и нанопленками, и, таким образом, холодная сварка способствует корректировке структур решетки наночастиц.Известно, что максимальный размер холодной сварки ограничен 10 нм для нанопроволок ² и 2 ~ 3 нм для нанопленок ⁸ , как сообщается в литературе. Однако в этой статье на слюдяной подложке обнаружены 25 нм холодно сваренные AuNP из-за характеристик самонастройки. Для проверки характеристик наночастиц на слюдяной подложке « самонастройка, » и «, улучшенная диффузия, », для моделирования методом МД построены два типа численных моделей.

Число атомов в AuNP 2.040 нм и 3.672 нм составляет 762 и 1400 соответственно. Кроме того, количество атомов слюдяной подложки составляет 10 752, и требуются миллионы временных шагов. Если диаметр AuNP увеличивается до 10 ~ 20 нм, размер слюдяной подложки должен быть соответственно увеличен, и, таким образом, время вычислений чрезмерно увеличивается. Однако несколько количественных симуляций выполняются с меньшими моделями M и N, которые могут быть обработаны текущими вычислительными мощностями.

Самонастройка

Потенциальная энергия для атомов золота может быть разделена на потенциальный вклад EAM (Embedded Atom Method) для золота и потенциал LJ (Леннарда-Джонса) для слюдяной подложки, U = U ^EAM + U ^LJ . Замечено, что потенциальная энергия в атомах золота около слюды больше, чем вдали от слюды, поскольку потенциал LJ зависит от межатомного расстояния.Потенциал EAM для наночастиц золота и потенциал LJ для системы слюдяных подложек доступны в литературе и коде LAMMPS. Однако параметры LJ между атомами разного типа для взаимодействий золото-слюда обычно недоступны. Основываясь на правиле смешивания Лоренца-Бертело, нам пришлось использовать среднее геометрическое для энергетической глубины и среднее арифметическое для диаметра столкновения. Таким образом, качественное сравнение численных результатов с экспериментальными имеет больший смысл, чем количественное сравнение.Две конфигурации AuNPs рассматриваются, как показано на рис. 4, первоначально параллельная модель (A) и первоначально повернутая модель (B).

Рисунок 4

Векторы нормали к поверхности.

( A ) Изначально параллельная модель, ( B ) Изначально модель с поворотом на 30 градусов, ( C ) Вектор внешней нормали поверхности решетки.

Изначально параллельная модель

Модели M и N имеют диаметр 2,040 нм и выровнены в соответствии со структурой решетки. Два вектора внешней нормали определены на рис.4 (С). Нормальные векторы построены с использованием усредненных данных о положении атомов в одной плоскости. Чтобы получить единичный вектор нормали n для поверхности решетки, необходимо определить уравнение для плоскости, окрашенной в красный цвет на рис. 4 (A, B). Используя метод регрессии наименьших квадратов, получаем уравнение, из которого определяется соответствующий вектор нормали. Внутреннее произведение векторов нормалей в AuNP может использоваться для измерения степени самонастройки. Значение 1 соответствует идеально параллельному выравниванию поверхностей решетки.Подробности определения вектора нормали обсуждаются в разделе методов.

Сравнивая потенциальную энергию моделей, модель M имеет более низкие значения, чем модель N, как показано на рис. 5 (A). Можно сделать вывод, что разность потенциальной энергии идет на холодную сварку. Обратите внимание, что модель M имеет меньшую потенциальную энергию независимо от диаметра AuNP и находится в более стабильном состоянии на слюдяной подложке.

Рисунок 5

Сравнение механической энергии на атом (изначально параллельно).

( A ) История потенциальной энергии модели диаметром 2,04 нм; ( B ) История потенциальной энергии модели диаметром 3,67 нм; ( C ) История кинетической энергии модели диаметром 2,04 нм; ( D ) История кинетической энергии модели диаметром 3,67 нм.

Сравнивая кинетическую энергию одного атома золота, модель M имеет более высокие значения, чем модель N, как показано на рис. 5 (C). По мере увеличения диаметра AuNP мы можем наблюдать тенденцию к уменьшению кинетической энергии, а также ее разницу на рис.5 (D). Требуемая энергия на атом для холодной сварки известна как 1 эВ. На рис. 5 (C) после контакта двух наночастиц многие точки больше 1 эВ наблюдаются в модели M, но мало точек в модели N. Однако по мере увеличения диаметра наночастиц точки больше, чем 1 эВ, редко встречаются в модели M и отсутствуют в модели N после контакта двух наночастиц, как показано на рис. 5 (D). Таким образом, холодная сварка могла происходить только на контактных поверхностях наночастиц. Во время АСМ сканирования в реальном эксперименте холодная сварка происходит в наночастицах диаметром 25 нм.В этом моделировании мы провели качественное сравнение численных результатов с экспериментальными за счет использования усредненных LJ-параметров между атомами разного сорта для взаимодействий золото-слюда. Обратите внимание, что разница кинетической энергии в моделях M и N уменьшается по мере увеличения диаметра AuNP, что подразумевает уменьшение доступной кинетической энергии для преодоления энергетического барьера для холодной сварки. Следовательно, также можно сделать вывод, что холодная сварка практически не происходит, если диаметр AuNP больше заданного.

Модель с первоначальным поворотом на 30 градусов

Для дальнейшего исследования характеристик самонастройки при холодной сварке AuNP на слюдяной подложке, мы рассмотрим случай изначально повернутых на 30 градусов AuNP, как показано на рис. 4 (B). Области в рамке представляют плоскости в одном и том же нормальном направлении, а их вращение в плоскости указывает на вращение нормальных поверхностей AuNP. В процессе холодной сварки, как показано на рис. 6 (A), AuNP на слюдяной подложке вращаются для выравнивания решетчатой ​​структуры контактных поверхностей после 500 пс (проверьте совмещение двух красных квадратов).Это связано с тенденцией поддерживать регулярную структуру решетки вокруг области сварки, если разрешено вращение AuNP. Однако, если слюдяная подложка отсутствует, как показано на рис. 6 (B), AuNP не вращаются, и регулярная структура решетки исчезает по мере прогрессирования холодной сварки.

Рисунок 6

Сравнение самонастройки (Приложение №2).

( A ) AuNP на слюдяной подложке, ( B ) AuNP без слюдяной подложки. AuNP на подложке из слюды вращаются для выравнивания структур решетки после завершения холодной сварки.С другой стороны, если подложка из слюды отсутствует, AuNP не вращаются, и регулярная структура решетки исчезает по мере продвижения холодной сварки.

В каждой из моделей M и N мы построили по две модели с диаметрами 2,040 и 3,672 нм. Внутреннее произведение двух векторов нормали в каждой из четырех моделей составляет 0,866, поскольку векторы нормали изначально повернуты на 30 градусов. На рисунке 7 показана внутренняя история продукта двух моделей M, которая показана черным цветом для модели 2,040 нм и синим цветом для модели 3.Модель 672 нм. Рисунок 7 включает внутреннюю историю продукта двух моделей N, которая показана красным для модели 2,040 нм и зеленым цветом для модели 3,672 нм.

Рисунок 7

История внутреннего произведения нормальных векторов.

Внутренняя история продукта двух моделей M показана черным цветом для модели 2,040 нм и синим цветом для модели 3,672 нм. Кроме того, внутренняя история продукта двух моделей N показана красным цветом для модели 2,040 нм и зеленым цветом для модели 3,672 нм. Для случая 2.Модель M 040 нм (черный) после контакта AuNPs, происходит несколько больших поворотов, таких как A, чтобы выровнять ориентацию структур решетки, пока AuNPs не достигнут области B. В случае модели M 3,672 нм (синий) AuNP постепенно поворачиваются для выравнивания ориентации структур решетки, пока AuNP не достигнут области C.

Внутренние продукты двух моделей M (черная и синяя) быстро восстанавливаются до 1,0, тогда как у двух моделей N (красной и зеленой) сохраняются исходные значения внутренних продуктов.Для случая M-модели 2,040 нм (черный) после контакта AuNPs происходит несколько больших вращений, таких как A, для выравнивания ориентации структур решетки, пока AuNPs не достигнут области B. После этого холодную сварку можно было продолжить, поскольку амплитуда внутреннего продукта подразумевает относительное вращение двух наночастиц. В случае модели M 3,672 нм (синий) AuNP постепенно поворачиваются для выравнивания ориентации структур решетки, пока AuNP не достигнут области C. После этого относительное вращение двух наночастиц кажется незначительным, что означает, что дальнейшая холодная сварка невозможна.С другой стороны, холодная сварка может продолжаться без значительного изменения начального угла.

Сравнивая потенциальную энергию моделей, модель M имеет историю меньших значений, чем модель N, как показано на рис. 8 (A).

Сравнивая кинетическую энергию одного атома золота, модель M имеет более высокие значения, чем модель N, как показано на рис. 8 (C). После контакта двух AuNP в модели M наблюдается много точек больше 1 эВ, но мало точек в модели N.По мере увеличения диаметра AuNP мы можем наблюдать тенденцию к уменьшению кинетической энергии, а также ее разницу на рис. 8 (D). Точки, превышающие 1 эВ, редко встречаются в модели M и отсутствуют в модели N после контакта двух AuNP.

Рисунок 8

Сравнение механической энергии на атом (первоначально повернутый на 30 градусов).

( A ) История потенциальной энергии модели 2,040 нм, ( B ) История потенциальной энергии модели 3,672 нм, ( C ) История кинетической энергии 2.Модель 040 нм, ( D ) История кинетической энергии модели 3,672 нм.

Расширенная диффузия

Для анализа результатов механизма холодной сварки использовались следующие методы: ¹⁰ ,

Метод Экланда-Джонса ²⁶ , по сути, является эвристическим алгоритмом, который сравнивает угловое распределение идеального кристалла. решетки, а также решетки с небольшими искажениями, сгенерированные в ходе моделирования, приписывая либо ГЦК (гранецентрированная кубическая), либо ОЦК (объемно-центрированная кубическая), ГПУ (гексагональная плотноупакованная) или икосаэдрическая (икосаэдрическая) структуры.Параметр центросимметрии ²⁷ — широко используемый метод для идентификации дефектов в кристаллах, таких как дефекты упаковки в ГЦК-структурах. Анализ центросимметрии еще раз показывает, что холодная сварка проводилась с низким напряжением, и в конце процесса была получена кристаллическая структура с очень небольшим количеством дефектов, что позволило восстановить большинство исходных характеристик чистых AuNP.

Мы показали, что сваренные AuNP сохраняют свою кристаллическую ГЦК-структуру даже в зоне сварки, что согласуется с известными экспериментальными данными ² о том, что несколько дефектов, внесенных в процесс, восстанавливаются для восстановления ГЦК-структуры.Чтобы измерить регулярность структур решетки, рассмотрим историю параметра Экланда-Джонса во время холодной сварки. В модели M на рис. 9 (A) следующие цвета присвоены различным структурам решетки; синий для неизвестного, голубой для bcc, зеленый для fcc, желтый для hcp и красный для ico. На рисунке 9 (A) показано, что структуры ОЦК и ГПУ расширяются от поверхности сварки по мере выполнения холодной сварки. После некоторого периода релаксации ГЦК структура окончательно восстанавливается. С другой стороны, в модели N на рис.9 (B), небольшая часть ГПУ-структур образуется вокруг сварочной поверхности по мере выполнения холодной сварки. После некоторого периода релаксации ГЦК структура быстро восстанавливается. Область диффузии атомов очень ограничена, что может привести к неполной сварке.

Рисунок 9

Сравнение различных показателей качества холодной сварки.

( A ) Контур параметра Акленда-Джонса в модели M, ( B ) Контур параметра Акланда-Джонса в модели N, ( C ) Контур параметра центросимметрии в модели M, ( D ) Centro -контура параметра симметрии в N модели.Структуры ОЦК и ГПУ ( A ) и дефекты упаковки ( C ) расширяются от поверхности сварки по мере выполнения холодной сварки в модели M. После некоторого периода релаксации ГЦК структура окончательно восстанавливается. С другой стороны, небольшая часть ГПУ-структур ( B ) и дефектов упаковки ( D ) вблизи сварочной поверхности возникает вокруг сварочной поверхности по мере того, как холодная сварка прогрессирует в модели N. После некоторого периода релаксации ГЦК структура быстро восстанавливается.Область диффузии атомов очень ограничена, что может привести к неполной сварке.

Чтобы измерить качество решетчатых структур, рассмотрите историю параметра центросимметрии во время холодной сварки. Рисунок 9 (C) показывает, что дефекты упаковки расширяются от поверхности сварки по мере выполнения холодной сварки. После некоторого периода релаксации, наконец, восстанавливается регулярная ГЦК-структура. С другой стороны, в модели N на рис. 9 (D) дефекты упаковки возникают вблизи сварочной поверхности в процессе сварки.После периода релаксации обычная ГЦК структура быстро восстанавливается. Область диффузии атомов очень ограничена, что может привести к неполной сварке.

Моделирование процесса холодной сварки

Изображения HR-TEM AuNP на рис. 10 (A, C) получены из одного образца HR-TEM AuNP, отделившихся от подложки из слюды после сканирования AFM, другими словами, после завершения холодной сварки. Для моделирования процесса холодной сварки численная модель на рис. 10 (A) состоит из 3 AuNP на слюдяной подложке, состоящей из 16 × 8 × 1 элементарных ячеек.Мы можем заметить, что линейная сторона треугольника не образуется из кластеров атомов золота во время зеленого синтеза, но может быть построена в процессе холодной сварки.

Рис. 10

МД снимки AuNP на слюдяной подложке (Приложение № 3, № 4, № 5).

( A ) Вид сверху 3 AuNP на слюдяной подложке, ( B ) Вид сбоку 3 AuNP на слюдяной подложке, ( C ) Вид сверху 7 AuNP на слюдяной подложке. Последние картинки на рис.10 (A, C) показаны изображения HR-TEM ресвератрол-AuNP, отделившихся от образца на подложке из слюды после сканирования AFM. AuNPs растут в плоскости, параллельной подложке из слюды, сохраняя регулярную структуру решетки, как показано на рис. 10 (B). В результате холодной сварки наблюдается хорошее сохранение регулярности структуры решетки.

После моделирования методом МД форма AuNP показывает, что высота AuNP, сваренных методом холодной сварки, составляет 1,9 нм, что аналогично диаметру (1.8 нм) исходных AuNP, как показано на рис. 10 (B). AuNPs растут в плоскости, параллельной подложке из слюды, сохраняя регулярную структуру решетки. В результате холодной сварки наблюдается хорошее сохранение регулярности структуры решетки.

В случае 7 наночастиц на рис. 10 (C) гексагональные наночастицы не образуются из кластеров атомов золота во время зеленого синтеза, но могут быть созданы в процессе холодной сварки. В процессе холодной сварки AuNP проходят итерационный процесс кластеризации и миграции, пока они не будут достаточно стабилизированы, как показано на истории потенциальной энергии в AuNP на рисунках 5 и 7.

Можно ли сваривать фарфор? — Welding Mastermind

Фарфор — это материал, известный своим внешним видом, долговечностью и универсальностью. Это своего рода керамический материал, получаемый путем нагрева составляющих элементов в печи при очень высоких температурах — от 1200 до 1400 градусов по Фаренгейту. Эти компоненты часто содержат каолин, также известный как фарфоровая глина. Фарфор чаще всего используется для изготовления посуды и плитки.

Хотя можно сварить две фарфоровые детали или соединить этот керамический материал с металлами, этот процесс является энергоемким и требует тщательного выбора металлов.Было использовано несколько методов, и многие новые сварочные процессы запатентованы для сварки керамических материалов.

Лазерная сварка — лучшая технология для сварки фарфора. В то время как керамику, как правило, можно сваривать, склейка или пайка являются лучшими методами соединения фарфора из-за теплового удара, вызванного любым процессом сварки.

Прежде чем обсуждать эти методы сварки фарфора, давайте разберемся с характеристиками этого нового материала.

Свойства фарфора

Фарфор можно разделить на три различных типа: мягкая паста, твердая паста и костяной фарфор.Классификация основана на составе и температуре, при которой изготовлен материал.

Фарфоровая керамика славится своим белым цветом и прочностью. Этот материал считается превосходным керамическим, и его труднее производить по сравнению с керамикой и фаянсом. Фарфор твердый, непроницаемый и обладает высокой устойчивостью к химическим и термическим ударам. Он также прочный и полупрозрачный.

Существуют различные подтипы фарфора, в том числе фарфор из оксида алюминия, фарфор из полевого шпата и фарфор для пробирки.Свойства этих материалов отличаются друг от друга, как и их функции. Фарфор находит применение в строительных материалах, электроизоляции, медицине, лабораторных материалах и даже в искусстве и отделке.

Фарфор тверже стекла, чрезвычайно прочный и непористый. Однако, несмотря на все эти привлекательные физические свойства, материал по своей природе хрупкий. Хотя фарфор устойчив к растрескиванию и сколам, он может сломаться при неправильном обращении или при резких перепадах температуры.

Разница между фарфором и другой керамикой

Фарфор отличается от другой керамики, но является плодом того же дерева. Факторы, которые отличают его, — это тип используемой глины, содержание воды, температура обжига, продолжительность обжига и добавки, смешанные с глиной.

Некоторые из различий между фарфором и другой керамикой:

• Фарфор содержит высокий процент каолиновой глины, которая является очищенной и белой, в то время как количество каолиновой глины в другой керамике невелико.
• Фарфор также полностью остеклован (глянцевый), в то время как другая керамика в большинстве случаев остается пористой, если не покрывается глазурью.
• Фарфор более прочен по сравнению с другой керамикой.
• В то время как другая керамика может поглощать больше воды, скорость водопоглощения фарфора низкая.
• Фарфор также тяжелее (высокая плотность) по сравнению с другой керамикой.

Почему сварка фарфора сложна?

Фарфор обладает полезными механическими свойствами, но эти свойства затрудняют сварку материала.Например, из-за его высокой термостойкости с помощью традиционных методов сварки невозможно сварить две фарфоровые детали вместе. Вместо этого этот тип сварки требует точного нагрева, чтобы сосредоточить внимание только на области сварного шва для эффективного плавления материала.

Гораздо проще сваривать фарфор с металлами, которые обладают хорошими пластическими характеристиками текучести, такими как алюминий, медь и свинец. Однако металлы, которые устойчивы к пластическому течению или нуждаются в большем нагреве для создания пластического течения, часто сложно сваривать с фарфором, поскольку они могут вызвать термический и механический удар и привести к растрескиванию или трещинам.

Типы методов сварки для сварки фарфора

Хотя сварка керамических материалов является сложным и энергоемким процессом, ниже приведены некоторые из популярных методов сварки, с которыми успешно проводятся эксперименты. Помните, что у каждого метода есть свои преимущества и недостатки.

Сварка плавлением

Сварка плавлением — это технология, которая используется с 1960-х годов. Однако его применение при сварке керамики и фарфора очень ограничено.Проблема со сваркой плавлением состоит в том, что сложно сопоставить характеристики теплового сжатия и температуры плавления различных соединяемых кусков фарфора.

Лазерная сварка

Это метод соединения кусков фарфора вместе с использованием сверхбыстрых и сильно сфокусированных лазерных импульсов. Проблема этой техники в том, что керамика не поглощает свет. Вместо этого они хорошо рассеивают его, поэтому в настоящее время ведутся исследовательские проекты по разработке лазеров, которые могут генерировать миллион импульсов за одну секунду, объединяя две разные керамические детали с чистым сварным швом.

Склеивание глазури

Склеивание глазури часто используется для соединения больших кусков фарфора или соединения различных керамических компонентов. В этом методе соединяемые поверхности шлифуют и затем покрывают глазурью. Затем эти поверхности соединяются и фиксируются, чтобы сплавлять глазурь и склеивать части фарфора вместе. Для склеивания комбинаций металла и керамики доступны специальные глазури.

Металлизация и пайка

Этот метод используется для соединения керамики с металлами.Припой, используемый в этом методе, смачивает соединяемые поверхности. Хотя смачивать металлические поверхности легко, это не относится к керамике. Следовательно, сначала керамический материал обрабатывается слоем совместимого сплава, процесс, который называется металлизацией. По завершении этого процесса выполняется пайка с использованием обычных сплавов.

Склеивание с помощью клея

Это более простой процесс сварки, который не зависит от вакуума и высоких температур. Вместо этого для соединения фарфора в этом методе используются клеи и смолы холодного отверждения.Эпоксидные, акриловые, полиуретановые и фенольные клеи могут использоваться для склеивания при температурах до 200 ° C. Для высокотемпературных применений для склеивания используются полиамиды и другие полимеры.

Заключение

Очевидно, что сварка фарфора — сложный процесс, который не всегда может быть эффективным и рентабельным. Одна из основных проблем с этим материалом заключается в том, что, несмотря на то, что он твердый и непористый, он может легко сломаться, если с ним не обращаться должным образом. Большинство методов сварки, описанных выше, все еще тестируются в лабораториях и не являются коммерчески и экономически целесообразными.

Хотя мы видим, что в ближайшее время будет разработан надежный и экономичный метод сварки фарфора, профилактика в настоящее время является лучшим подходом к фарфору. Всегда следует проявлять особую осторожность при обращении с керамическими изделиями, чтобы они не сломались. Кроме того, избегайте резкого переноса фарфоровых изделий из холодного состояния в жаркое или наоборот, так как это может вызвать тепловой удар, который может вызвать образование трещин.

Ссылки:

Если вам понравилась эта статья, взгляните на другие мои статьи, которые я написал по этой теме!

Керамические порошки | MSSA

Запас керамических и металлических порошков MSSA, используемых для нанесения керамических покрытий.Порошки предназначены для использования с пламенным напылением, плазменным напылением, HVOF, сваркой распылением, холодным напылением, лазерной сваркой и твердосплавной наплавкой с переносом плазмы (PTA).

Мы поставляем наш собственный ассортимент порошков, но при необходимости можем предложить и другие бренды. Просто спросите нашего отдела продаж, и они сообщат цену и наличие.

В приведенном ниже списке подробно представлен ассортимент доступных керамических порошков. Если искомого порошка нет в списке, свяжитесь с нами и отправьте запрос, так как в большинстве случаев мы сможем предоставить его для вас.

Название порошка	Описание	Приложения	Прибл. Твердость	Номинальный состав
MSSA 1101	MSSA 1101 обладает большей устойчивостью к истиранию и ударам, чем покрытия из белого оксида алюминия.Они не столь эффективны, как покрытия из белого оксида алюминия, но обычно используются при высоких температурах, если износ и истирание также являются частью проблемы.	Насосы Гильзы цилиндров Заглушки и седла клапана сброса давления Цистерны для цинкования Разливочные лотки Форма для слитков	55 RC	Глинозем Titania
MSSA 1102	MSSA 1102 — керамический порошок, используемый там, где требуется только умеренная стойкость к абразивному износу.Он растворим в щелочах и серной кислоте, но устойчив к воздействию многих других сред.	Уплотнения Компоненты насоса Втулки валов Сальниковая набивка	53 RC	Tio2 99% мин.
MSSA 1105	MSSA 1105 — белый керамический порошок оксида алюминия.Он производит плотные покрытия, которые противостоят износу волокнами и нитями, а также противостоят эрозии при высоких температурах. Покрытия из MSSA 1105 также используются в качестве термобарьеров, а в герметизированном состоянии используются для обеспечения электрического сопротивления при высоких температурах. Недавно разработано применение в качестве абразивного покрытия для регулирования зазора между элементами машин при температурах до 1650 ° C в реактивных двигателях.	Ворота натяжные Тяговые ролики Сопла ракет Ракетные носовые конусы Тяговые камеры ракетных двигателей Контроль зазора между элементами машины в реактивных двигателях	60 RC	Оксид алюминия
MSSA 1136	Это покрытие из оксида хрома / диоксида кремния предназначено для: Устойчивое абразивное зерно (низкотемпературное Устойчивость к твердым поверхностям (низкая температура) Сопротивление кавитации Устойчивость к эрозии частиц (низкая температура)	Приспособления для полировки и полировки Уплотнения насоса Уплотнения Плунжеры Щелевые кольца Кабины для волочения проволоки Гильзы цилиндров дизельного двигателя Вытяжные вентиляторы	Пламя — 62 RC Плазма — 70 RC	Оксид хрома — Титания
МТС 8100 ЦИРКОНАТ МАГНИЯ	MTS 8100 обладает очень высокой устойчивостью к колебаниям температуры и используется в высокотемпературных приложениях против истирания и эрозии.На него не влияет расплавленный цинк, алюминий, железо или медь	Алюминиевый завод Покрытие инструментов для обработки алюминия Цистерны для цинкования Ковши разливочные Плашки для алюминиевых колес Сопла для печей Исключительно в сочетании при использовании поверх связующего слоя Alcro, нанесенного методом дуговой напыления.	47,7 Rc	Оксид циркона / оксид магния 80/20

Для получения дополнительной информации позвоните нам по телефону 07 3823 1004 или свяжитесь с нами, используя нашу контактную форму.

Оборудование для пламенного напыления

Оборудование для плазменного распыления

Оборудование для сварки распылением

HVOF Spray Equipment

Керамическая нановая сварка

Abstract

Керамика обладает высокой термостойкостью, чрезвычайной твердостью, высокой химической инертностью и более низкой плотностью по сравнению с металлами, но в настоящее время нет технологии, которая могла бы обеспечить удовлетворительные соединения в керамических деталях и сохранить отличные свойства материала. Таким образом, отсутствие подходящих технологий соединения керамики является серьезным препятствием для их более широкого применения.Здесь мы сообщаем о технологии сварки керамических нанопроволок, при этом механическая прочность сварного шва выше, чем у чистых нанопроволок. Используя усовершенствованный просвечивающий электронный микроскоп с коррекцией аберраций (ETEM) в среде CO ₂ , мы достигли керамической наносварки посредством химической реакции MgO + CO ₂ → MgCO ₃ с использованием пористого MgO в качестве припоя. Мы провели не только наносварку нанопроволок MgO, CuO и V ₂ O ₅ и успешно протестировали их на растяжение, но и макроскопическую сварку керамического материала, такого как SiO ₂ , что указывает на потенциал применения этой технологии в восходящие керамические инструменты и устройства.

Введение

Несмотря на то, что многие наноматериалы были изготовлены ^{1 — 3} , то, как объединить их вместе для производства более сложных наноустройств ^{4 , 5} с помощью нано-сварки, все еще сложно ^{6 , 7} . Сварка на наноуровне имеет решающее значение для создания наноустройств по принципу «снизу вверх» ^{8 , 9} . В последние годы ученые успешно реализовали соединение отдельных низкоразмерных наноструктурных материалов, включая углеродные нанотрубки (УНТ) / металл ¹⁰ , УНТ / УНТ ¹¹ и металл / металл ^{12 , 13} , холодной сваркой ¹⁴ , джоулева нагрева ¹⁵ или приложением напряжения / тока ¹⁶ .У каждого метода сварки есть свои особые преимущества, такие как высокая скорость, низкая стоимость, отсутствие загрязнения, отсутствие повреждений или отличное сварное соединение. Однако описанные методы в основном ограничиваются сваркой либо УНТ, либо металлов, а о сварке керамических наноматериалов сообщается редко. До сих пор керамические наноматериалы можно было сваривать только путем осаждения металла Pt, Au, Sn на стыке посредством нагрева или сфокусированного ионного пучка (FIB) ¹⁷ , что не только дорого и сложно, но также загрязняет и даже повреждает образец в процессе сварки ¹⁸ .Кроме того, плохая инфильтрация между керамикой и металлом затрудняет образование хорошего соединения. Кроме того, соединение керамических наноматериалов с использованием металла вызывает серьезные внутренние напряжения из-за большого несоответствия коэффициентов теплового расширения. Как мы знаем, в идеальной технике сварки обычно выбирается материал того же типа, что и припой, который может сохранить свои первоначальные свойства и морфологию, не вызывая проблем с совместимостью. Этой цели трудно достичь при сварке керамики, учитывая высокую температуру плавления и хорошую изоляцию керамических материалов.Кроме того, керамические наноматериалы обычно обладают высокой твердостью, недеформируемостью и низким коэффициентом диффузии, что приводит к чрезвычайным трудностям при нанесении керамической нано-сварки ¹⁹ . Таким образом, разработка технологии использования керамики в качестве припоя для сварки керамики является конечной целью для нановой сварки керамики. Керамическая сварка важна для создания более сложных конструкций, которые нецелесообразно или невозможно изготовить с помощью одноэтапной обработки.

MgO широко используется в качестве адсорбента для улавливания парниковых газов (газ CO ₂ ) ²⁰ .Недавно было обнаружено, что электронное или плазменное облучение может способствовать химическому превращению CO ₂ ^{21 , 22} , что вдохновило нас на изучение возможности использования электронного пучка (электронного пучка) для стимуляции MgO и CO ₂ для применения в керамической нано-сварке.

Мы провели эксперименты в усовершенствованном просвечивающем электронном микроскопе окружающей среды с коррекцией изображения Cs (ETEM) в потоке газа CO ₂ . При облучении электронным пучком в среде CO ₂ нано-MgO быстро реагирует с CO ₂ без какого-либо внешнего источника нагрева или тока.Облучаемая область становится жидкой, из-за того, что пузырьки газа извергаются интенсивно и непрерывно, имитируя кипение вязких гелей. Используя эту технику, мы сварили нанопроволоки MgO, CuO и V ₂ O ₅ в ETEM и успешно провели испытания на растяжение на месте этих нанопроволок. По сравнению с традиционными сварочными технологиями, эта технология позволяет получить цельнокерамическую наносварку с использованием керамического припоя, что является простым, недорогим, высокоскоростным и без загрязнения. Что наиболее важно, места сварки демонстрируют замечательную прочность на разрыв, которая даже больше, чем у чистых нанопроволок.

Результаты

Наносварка керамических нанопроволок in situ в ETEM

Процесс наносварки схематично показан на рис. Мы провели нановую сварку нанопроволок MgO с помощью просвечивающего электронного микроскопа Pico-Femto и держателя сканирующей туннельной микроскопии (TEM-STM) (рис.) В FEI Titan ETEM с поправкой на Cs. Нанопроволоки MgO сначала были приклеены к двум наконечникам из вольфрама (W) с помощью серебряной эпоксидной смолы (рис.). Впоследствии две отдельные нанопроволоки MgO перемещались друг к другу с помощью подвижного СТМ-зонда, управляемого пьезоэлектрическими элементами, для проведения экспериментов по сварке (рис.). Чтобы проверить возможность нанесения керамической нано-сварки, мы сначала попытались приварить одну нанопроволоку MgO к W-наконечнику (первая сварка). Соединение между W-наконечником и нанопроволокой MgO было выполнено по схеме «голова к голове» (рис.). Когда две нанопроволоки вступают в тесный контакт, чистый газ CO ₂ был выпущен в камеру ETEM. Когда давление CO ₂ в камере достигло 200 Па, мы сфокусировали электронный луч на переход нанопроволоки со средней мощностью дозы (100 e нм ^-2 с ^-1 ).Мощность дозы электронного луча играет важную роль в скорости сварки (дополнительный рисунок ¹ ). Было замечено, что большое количество высокомобильных пузырьков появилось внутри облученной нанопроволоки MgO, и количество и размер пузырьков со временем увеличивались (дополнительный рисунок ² и дополнительный фильм ¹ ). С увеличением количества и размера пузырьков нанопроволока становилась текучей и текла как пористая вязкая жидкость. При уменьшении интенсивности электронного пучка W-наконечник и нанопроволока MgO мгновенно сваривались (рис.). Помимо режима сварки «голова к голове», сварку можно также выполнять в режиме «бок о бок» (дополнительный рисунок ³ ). После завершения процесса сварки CO ₂ был удален из камеры ETEM. После этого мы обнаружили, что нанопроволока MgO была прочно приварена к W-наконечнику, а непосредственно приваренная нанопроволока MgO сохранила свою первоначальную морфологию (рис.). Чтобы проверить качество сварки, мы потянули нанопроволоку назад и обнаружили, что нанопроволока порвалась около правого контакта, а не от сварного соединения (рис.), доказывая, что предел прочности сварного шва на разрыв выше, чем у исходной нанопроволоки MgO.

Схема установки для керамической наносварки. а Эксперимент проводился в ЭТЕМ с атмосферой CO ₂ . Перед экспериментом несколько нанопроволок MgO были сначала приклеены к двум зондам из алюминия с помощью серебряной эпоксидной смолы, а затем им удалось приблизить друг к другу с помощью держателя STM. b Реальное изображение держателя СТМ, использованное в этом исследовании. Полоса страха = 0.5 см

Процесс сварки керамических нанопроволок MgO. Стрелки и цифры под ними указывают места сварки. a — c Первая сварка — это процесс приваривания нанопроволоки MgO к W-наконечнику. Наконечник A W приближается к нанопроволоке MgO. b Нанопроволока MgO была приварена к W-наконечнику. c Испытание на растяжение нанопроволоки MgO, приваренной к W-наконечнику. Нанопроволока MgO оборвалась около правого контакта. d — f Вторая сварка: d Первая нанопроволока, приваренная к W-наконечнику, приближается ко второй нанопроволоке MgO. e Вторая нанопроволока MgO, сваренная вместе с первой. f Вторая нанопроволока оборвалась около правого контакта при растягивающем нагружении. г — i Третья сварка: г , первая и вторая сваренные нанопроволоки приближаются к третьей нанопроволоке; h Нанопроволока, приваренная к третьей нанопроволоке; i Третья нанопроволока порвалась около правого контакта при растягивающей нагрузке. j , k, l Увеличение области в рамке в b , e и h соответственно, показывая морфологию сварных точек.Масштабные линейки: ( a — i ) 5 мкм; ( j — l ) 200 нм

После первой сварки (приварка MgO к W-наконечнику) мы приварили вторую нанопроволоку MgO (вторая сварка) к первому остатку нанопроволоки, прикрепленному к W-наконечнику. Было также получено аналогичное поведение соединения с первой сваркой (рис.). Затем мы потянули две сваренные нанопроволоки назад, и нанопроволока порвалась около правого контакта, снова доказав, что прочность на разрыв сварных соединений 1 и 2 больше, чем у исходной нанопроволоки MgO.Третья нанопроволока была приварена к двум нанопроволоке, прикрепленным к W-наконечнику (рис.). Когда мы тянули эту нанопроволоку назад, она порвалась около правого контакта третьей нанопроволоки, а не от сварных швов, что еще раз доказывает, что прочность на растяжение сварных швов выше, чем у чистой нанопроволоки MgO. Кроме того, мы не наблюдали изменений или проскальзывания контакта во время всех экспериментов по испытанию на растяжение, что свидетельствует о механической прочности контакта.

Под воздействием потока газа CO ₂ в камеру ETEM и путем фокусировки электронного пучка на переходы нанопроволоки наносварка керамических нанопроволок была успешной (рис., Дополнительный рисунок ⁴ и дополнительный фильм ² ). Никакого дополнительного нагрева или приложения напряжения / тока не требуется, и весь процесс наносварки может быть завершен как с CO ₂ , так и с использованием электронного луча (дополнительный рисунок ⁵ ). Все три сварных соединения имеют гладкую поверхность без пустот (рис.), Что является типичными характеристиками хорошего сварного шва. Мы провели идентичные сварочные испытания для нанопроволок MgO разного диаметра. Кажется, что нет никаких ограничений с точки зрения диаметра для сварки нанопроволоки (дополнительный рис. ⁶ ). Помимо нанопроволок MgO, другие типы керамических нанопроволок различного диаметра также могут быть сваривать вместе с помощью этой техники (дополнительный рисунок ⁷ ).

Эволюция структуры нановых сварных швов

Процесс сварки контролировали с помощью изображений в светлом поле ПЭМ, электронной дифракционной картины (EDP) и спектроскопии потерь энергии электронов (EELS) (рис.). Нетронутые нанопроволоки MgO, полученные гидротермальным методом, являются пористыми и поликристаллическими (рис.и дополнительный рисунок ⁸ ). После облучения электронным пучком в течение нескольких минут (рис.) Исходный MgO постепенно трансформировался из поликристаллической (рис.) В аморфную структуру (рис.). Во время фазового перехода образовалось большое количество нанопузырьков (рис. И дополнительные рис. ² и ⁵ ). Эти крошечные пузырьки постепенно сливались в большие пузырьки и быстро мигрировали к краю нанопроволоки (рис.), В то время как новые пузырьки непрерывно генерировались, образуя пористую структуру в нанопроволоке (рис.). После 16 минут реакции острые угловые края двух нанопроволок MgO (Рис.) Стали размытыми, и две нанопроволоки были сварены вместе (Рис. И Дополнительный Рис. ⁹ ). EDP ​​(рис.) И EELS (рис.) Показывают, что продуктом реакции в месте сварки был аморфный MgCO ₃ . В присутствии CO ₂ , MgCO ₃ , полученный сразу после реакции, был подобен клею и мог значительно растягиваться, демонстрируя сверхпластичность (дополнительный рис. ¹⁰ и дополнительный фильм ³ ). Однако с течением времени он затвердевает с множеством внедренных в него нанопузырьков (дополнительный рис. ¹¹ ). Электронный пучок оказывает важное влияние на механическое поведение аморфного MgCO ₃ . При интенсивном облучении электронным пучком сформированный MgCO ₃ был очень пластичным и демонстрировал вязкое разрушение; когда луч был выключен, он стал хрупким (дополнительный рис. ¹¹ ).

Эволюция структуры процесса наносварки. a , e Две нанопроволоки MgO, расположенные в непосредственной близости перед сваркой. b , f После соединения двух нанопроволок MgO CO ₂ закачивается в камеру ETEM. При облучении электронным пучком в среде CO ₂ реакция карбонизации MgO начинается немедленно. c , g Две нанопроволоки MgO, сваренные вместе. В сварном шве было обнаружено множество пустот. d , h После удаления CO ₂ из камеры ETEM и продолжения облучения сварного пятна микроструктура сварного пятна изменяется с серого аморфного контраста на нанокристаллическую. c , г Множество нанопор существует в MgO после облучения в среде CO ₂ в течение 3 минут. Резкие дифракционные кольца от чистого MgO (–) становятся тусклыми, а содержание аморфного вещества постепенно увеличивается (–, –). ч Пузырьки в MgCO ₃ постепенно исчезают, и в конце концов исходный пористый аморфный MgCO ₃ превращается в плотный нанокристаллический MgO ( l ). m , n EELS с низкими потерями и потерями в сердечнике из чистого MgO, MgCO ₃ и нанокристаллического MgO возникают в результате разложения MgCO ₃ . Исходный MgO показывает семь характерных пиков с низкими потерями при 12,2, 15,8, 22,8, 33,7, 45,5, 57,8 и 69,9 эВ. Пики при 532 и 538 эВ возникают от края O-K. Обратите внимание, что C присутствует только в MgCO ₃ (зеленый профиль в n ), которого нет в исходном MgO (синий график в n ) и нанокристаллическом MgO (красный график в n ).Масштабные линейки: ( a — d ) 500 нм; ( e — h ) 200 нм

Пустоты, существующие в сварном стыке, ухудшают механическую прочность сварного шва (дополнительный рисунок ¹² и дополнительный ролик ⁴ ). Таким образом, после завершения сварки (дополнительный фильм ⁵ ) CO ₂ был откачан из камеры ETEM для вытеснения пузырьков (рис. И дополнительный фильм ⁶ ). При облучении электронным пучком без газа CO ₂ нанопузырьки в аморфном MgCO ₃ постепенно исчезали (рис.), а исходный пористый аморфный MgCO ₃ (рис.) постепенно трансформировался в плотный нанокристаллический материал (рис., дополнительный рисунок ¹³ и дополнительный фильм ⁶ ). Результаты EDP (Рис.) И EELS (Рис.) Показали, что эти крошечные нанокристаллы были MgO (карта JCPDS № 30-0794), которые возникли в результате разложения MgCO ₃ . Хотя нанокристаллический MgO, образовавшийся после сварки, имел тот же элементный состав, что и исходный MgO, размер зерна первого был намного меньше, чем у второго.Хорошо известно, что нанокристаллические материалы обычно демонстрируют отличные механические свойства ^{23 , 24} , обеспечивая тем самым отличные механические свойства на сварном стыке, что уже подтверждено на рис. Вышеупомянутая технология сварки может быть распространена на нанолисты MgO (дополнительный рисунок ¹⁴ ) и наночастицы CaO (дополнительный рисунок ¹⁵ ).

Наиболее интересным явлением в этом исследовании является поведение MgO при плавлении.Хорошо известно, что температура плавления керамического MgO очень высока (2852 ° C), однако он показал поведение плавления под воздействием электронного пучка в среде CO ₂ без какого-либо внешнего нагрева. Поведение при плавлении не является непосредственно плавлением MgO, но связано с химической реакцией между MgO и CO ₂ , т.е.

Реакция ( ¹ ) является экзотермической с Δ H = -118 кДж / моль ²⁵ . Поскольку MgO и MgCO ₃ являются превосходными теплоизоляционными материалами, большая часть выделяемого тепла в результате этой реакции может быть полностью поглощена, что может повысить температуру MgCO ₃ (1 моль) с комнатной температуры до 1560 K (Δ T = Δ H / C = 118000/75.6 = 1560 K), учитывая его удельную теплоемкость: C = 75,6 Дж / (моль K). Температура плавления MgCO ₃ составляет всего 873–1173 К. Таким образом, понятно, что MgCO ₃ продемонстрировал очевидное поведение при плавлении. В нормальных условиях существует энергетический барьер для реакции MgO с CO ₂ , и эта реакция не может происходить автоматически, но в этом исследовании реакция ( ¹ ) была активирована облучением электронным пучком. После откачки CO ₂ и облучения электронным пучком MgCO ₃ снова распался на MgO в результате следующей реакции:

Таким образом, во всем процессе сварки MgCO ₃ играл лишь переходную роль.Мы снизили температуру плавления припоя за счет карбонизации MgO, реализуя настоящую керамическую нано-сварку с использованием керамики без какого-либо другого внешнего тепла или тока.

Электронный пучок и CO ₂ являются двумя предпосылками для реализации керамической нано-сварки. И CO ₂ , и MgO активировались при облучении электронным пучком высокой дозы. Для CO ₂ преобладающими ионами, образующимися при облучении, являются CO ₂ ⁺ , CO ⁺ , CO, O ⁺ , O ₂ ⁺ , C ⁺ и т. Д. ²⁶ .В то время как для MgO атомы Mg и молекулы MgO в облучаемой области заряжены положительно как Mg ⁺ и (MgO) ⁺ , соответственно, ²⁷ . Из-за образования продуктов с высокой реакционной способностью в результате процесса радиолиза в ЭТЕМ произошла реакция между MgO и CO ₂ . Для сварки не требуется внешний источник тепла или ток.

Практическое применение технологии керамической наносварки

Наноматериалы, такие как нанопроволоки, являются строительными блоками будущих электронных устройств, и оценка их механических свойств является важной, но сложной задачей.Например, измерение прочности на разрыв отдельных нанопроволок является очень сложной задачей из-за сложности создания прочного механического контакта для фиксации нанопроволок с испытательным устройством ²⁸ . Одним из способов закрепления керамических наноматериалов на микросхеме ТЕМ для испытаний на месте является манипуляция FIB ²⁹ . Хотя новейшая инновационная технология холодной сварки показывает хорошие характеристики при сварке металлических нанопроволок ¹⁴ , она не подходит для сварки нанокерамики.

В этом исследовании мы завершили сварку керамических наноматериалов посредством химической реакции, в которой в качестве припоя использовался типичный керамический MgO. Для оценки подробных механических свойств сварного соединения мы создали самосборное устройство для просвечивающей электронной микроскопии и атомно-силовой микроскопии (АСМ) для проведения испытания на растяжение, как показано на рис. Реальное изображение экспериментальной установки показано на рис. Чтобы изучить механические свойства нанокристаллов чистого MgO на сварном стыке, мы сначала приварили наконечник W, покрытый некоторым нанокристаллом чистого MgO, на наконечник кантилевера AFM.При растяжении W-наконечника сварной шов, состоящий из нанокристаллического MgO, перемещался вперед в том же направлении, в то время как кантилевер АСМ изгибался (дополнительный рисунок ¹⁶ ). После растяжения на 363 нм нанокристаллический переход MgO разорвался, и поверхность излома показала хрупкую характеристику разрушения (дополнительный фильм ⁷ ). Подробное значение деформации при растяжении нанокристаллического MgO можно рассчитать путем измерения отклонения кантилевера AFM. Согласно формуле F = K · ΔX, где F — сила, K — силовая постоянная, а ΔX — смещение кантилевера AFM, предел прочности нанокристаллов MgO на сварном стыке достигает 2.8 ГПа. Это значение намного выше, чем у большинства сварных швов с использованием обычных припоев, таких как металлы (Cu: ~ 210 МПа, железо: ~ 350 МПа, Al: ~ 40 МПа) ³⁰ и серебряный клей (~ 20 МПа). МПа), что демонстрирует его превосходные преимущества при сварке. Кроме того, после испытания на растяжение мы влили газ CO ₂ в камеру ETEM и попытались сварить сломанный сварной шов, и сломанные сварные швы были полностью повторно заварены (дополнительный рисунок ¹⁷ ), что свидетельствует о большом потенциале применения. современной технологии сварки при ремонте керамических материалов.

Испытания керамических нанопроволок на растяжение на месте с использованием керамической наносварки. a Схема самособирающегося на месте прибора ТЕМ-АСМ для испытания на растяжение. Образец мишени сначала приваривался к наконечнику W, а затем к наконечнику кантилевера АСМ. Мы растягивали W-наконечник, и свариваемый образец двигался в том же направлении, при этом кантилевер АСМ изгибался. Измеряя отклонение кантилевера АСМ, мы можем рассчитать предел прочности образца. b Реальное изображение экспериментальной установки. c Испытание на растяжение чистых нанопроволок MgO, максимальное расстояние перемещения W-наконечника составляет 1 мкм. Сварной шов состоит из нанокристаллического MgO. d Испытание на растяжение керамической нанопроволоки CuO, максимальное расстояние перемещения W-иглы составляет 228 нм. Масштабные линейки: ( b ) 10 мкм; ( c ) 1 мкм; ( d ) 200 нм

Эта технология керамической наносварки позволяет проводить испытания на растяжение с помощью ПЭМ на месте других систем на основе нанопроволоки.Например, мы впервые протестировали растяжимые свойства керамических нанопроволок MgO, используя этот метод (рис.). В эксперименте одна чистая нанопроволока MgO сначала была приварена к W-наконечнику, а затем эта нанопроволока была приварена к другой нанопроволоке MgO с гораздо большим диаметром. После того, как они были прочно сварены, мы оттягивали W-наконечник назад, и весь образец перемещался в направлении растяжения. Из-за сверхвысокой механической прочности сварного соединения нанопроволока MgO небольшого диаметра разорвалась посередине (рис.и дополнительный фильм ⁸ ). При этом W-наконечник переместился на 1,05 мкм. Что касается площади поверхности разрушения, мы рассчитали, что предел прочности на разрыв нанопроволоки MgO составляет 261 МПа (намного ниже, чем у нанокристаллического MgO).

Помимо нанопроволок MgO, мы также провели несколько экспериментов на растяжение для монокристалла CuO (рис., Дополнительные рисунки ¹⁸ и ¹⁹ и дополнительный фильм ⁸ ) и монокристалла V ₂ O ₅ нанопроволоки (дополнительные рисунки ^20, и ^21, и дополнительный фильм ⁸ ) в ETEM с использованием этой техники.Подсчитано, что предел прочности на разрыв нанопроволоки CuO составляет 2,3 ГПа, а прочность на разрыв нанопроволоки V ₂ O ₅ составляет 1,6 ГПа. Следует отметить, что как испытанные нанопроволоки CuO, так и V ₂ O ₅ являются монокристаллами (дополнительные рисунки ¹⁸ и ²⁰ ), и они оба сломались в местах, отличных от мест сварки, во время испытания на растяжение. эксперименты, однозначно доказывающие, что прочность сварных швов выше, чем у нанопроволок.Это также доказывает пригодность существующей техники сварки для соединения монокристаллических нанопроволок для экспериментов по испытанию на растяжение. Помимо оценки механических свойств наноматериалов в ПЭМ, этот метод показывает большой потенциал для сборки наноустройств, особенно для изготовления или ремонта керамических наноустройств. В будущем не исключено, что мы сможем установить такое устройство в оборудовании FIB для получения керамической нано-сварки с использованием керамического припоя.

Подобно сварке нанокерамического материала, сварка макроскопической керамики также является довольно важной, но сложной задачей в промышленности.Вдохновленные вышеупомянутым экспериментом, мы также исследовали возможность сварки объемных керамических материалов с использованием этого метода с помощью макроскопической установки для керамической сварки (дополнительный рисунок ²² ). В данной работе мы попытались сварить керамические волокна SiO ₂ на кремниевую пластину, которые широко используются в полупроводниковой промышленности. Известно, что плазму можно образовать из молекул газа при облучении электронным пучком, поэтому мы создали плазменную атмосферу CO ₂ в камере, чтобы способствовать карбонизации MgO (дополнительный рис. ²³ ). Нетронутые нанопроволоки MgO, использованные в макроскопическом эксперименте, были такими же, как и в исследовании ETEM in situ. Было обнаружено, что нанопроволоки MgO демонстрируют поведение плавления, подобное наблюдаемому в ETEM (дополнительный рисунок ²⁴ ). Мы обнаружили, что макроскопическое керамическое волокно SiO ₂ было прочно приварено к кремниевой пластине с использованием этого метода (дополнительный рисунок ²⁵ и дополнительный фильм ⁹ ). В камере произошла быстрая химическая реакция между CO ₂ и MgO на макроскопическом уровне, при этом было обнаружено такое же явление и побочный продукт, как и в исследовании ETEM.Реализация плазменной реакции CO ₂ с MgO в макроскопическом масштабе имеет важное практическое значение для керамической промышленности, поскольку становится возможной сварка керамики с использованием керамического припоя.

Методы

Сварка керамических наноматериалов

Нанопроволоки MgO были синтезированы гидротермальным методом, и подробный процесс изготовления обсуждается в методе вспомогательной информации 1. Образцы ПЭМ были приготовлены путем приклеивания нанопроволок MgO к зондам W или Al STM. и затем загрузка зондов в TEM-STM (Pico Femto FE-F20).Движением образца управляла пьезоэлектрическая трубка держателей. После соединения нанопроволок в камеру для образцов подавался высокочистый CO ₂ (99,99%) с давлением 200 Па. При наличии CO ₂ и облучении электронным пучком немедленно начинался процесс сварки. Когда границы раздела сварного шва исчезли, мы откачали CO ₂ из камеры ETEM и продолжили облучение наносварными швами электронным лучом. После этого мы обнаружили, что микроструктура сварных швов превратилась из аморфного MgCO ₃ в нанокристаллический MgO.Чтобы количественно измерить механическую прочность сварных швов и провести испытания на растяжение для некоторых других керамических нанопроволок, мы вставили кремниевую консольную балку AFM ( K = 40 Н · м ⁻¹ ) в один конец TEM- Держатель СТМ, который может использоваться как прибор ТЕМ-АСМ. Поскольку отклонение кантилевера было намного меньше, чем длина его пучка, предполагалась линейная зависимость между DD (смещение иглы АСМ, равное отклонению кантилевера) и F (сила, приложенная к образцу нанопроволоки).Присоединение образца к кантилеверу АСМ производилось с использованием этой техники сварки, а в качестве припоя был выбран MgO. Во время эксперимента в поле зрения была вставлена ​​планка блокировки луча в качестве эталона для измерений смещения. Прочность на растяжение рассчитывалась как инженерное напряжение. Расчет напряжения был достаточно точным (ошибка <+ 10%) за счет измерения прогибов кантилевера на изображениях ПЭМ с большим увеличением. Эксперимент по сварке на месте проводился в TEM окружающей среды с поправкой на Cs (FEI, Titan ETEM, 300 кВ).Во время сварочных экспериментов через образец не пропускали ток, а интенсивность электронного пучка составляла 0,02 ~ 0,2 А · см ^{— 2} _.

Сварка объемных керамических материалов

После успешной сварки керамических наноматериалов мы попробовали эту технику керамической сварки на макроскопической керамике. Порошки MgO, синтезированные гидротермальным способом, были такими же, как использованные для ПЭМ, и помещались в самодельную камеру тлеющего разряда. В процессе сварки CO ₂ газ высокой чистоты (99.99%) вводился в камеру и поддерживался на уровне ~ 200 Па для генерации плазмы. Напряжение разряда 500 В, ток 110 мА, расстояние между электродами ~ 1 см, время обработки ~ 1 ч.

Доступность данных

Авторы заявляют, что все данные, подтверждающие выводы этого исследования, доступны в статье и файлах с дополнительной информацией к ней. Любые другие данные будут предоставлены соответствующим автором по запросу.

Вклад авторов

J.H., З.С. и Л.З. задумал и спроектировал проект. Ю.Т. и Ф. изготовили образцы. L.Z., Y.T., Y.W., Q.L., T.Y., C.D. и Ю.С. провели эксперименты с ETEM на месте. J.H., T..S., L.C. и Q.P. руководил экспериментами. J.H., L.Z., Y.L. и Z.S. соавтор статьи. L.Z. и Q.P. внести равный вклад в эту работу. Все авторы обсудили результаты и прокомментировали рукопись.

Высокая температура | Продукты для контроля частоты ударов и вибрации

Высокотемпературный | Продукты для контроля частоты ударов и вибрации — Vectron International

Высокотемпературная электроника

Технические возможности

Наши технические возможности включают:

• Высокотемпературный электронный блок (от –55 ° C до 250 ° C)
• РФ Электротехническое проектирование
• Дизайн подложки и макета печатной платы для приложений HI – REL
• Индивидуальный дизайн корпуса из металла и керамики (HTCC, LTCC)
• Изготовление многослойной толстопленочной подложки (Al2O3, AlN, BeO)
Сборка и испытание гибридной микросхемы
• в условиях чистой комнаты класса 10K
• Монтаж компонентов CSP, Flip Chip и BGA
• Герметичное запечатывание пакетов для приложений HI – REL (выступающие, шовные и холодные сварные швы)
• Заготовка и транспортировка голых штампов
• Проектирование и изготовление кварцевого резонатора BAW (конфигурации с круглой, полосовой и HFF-перевернутой сеткой)
• Изготовление полупроводниковых пластин в чистых помещениях класса 100
• Технология глубокого травления пластин для упаковки уровня пластин
• Проектирование технологического и испытательного оборудования
• Экологический скрининг MIL – PRF
• Проектирование технологического оборудования на заказ
• Физическое моделирование и анализ методом конечных элементов

Загрузить официальный документ

Определение характеристик высокотемпературных осцилляторов в суровых условиях окружающей среды

Дополнительные ресурсы

Брошюра о возможностях высоких температур Технический документ по высокотемпературному электронному модулю Вернуться в высокотемпературный дом

Выбор пакета

Металлический корпус является предпочтительным выбором для корпусов с высоким тепловыделением, большим количеством компонентов и плотностью, таких как многокристальные модули (MCM) и критические приложения для защиты от электромагнитных помех.Металлический корпус может быть спроектирован для индивидуального применения в небольших объемах с разумной стоимостью инструментов. Ceramic Package, с другой стороны, обеспечивает небольшую занимаемую площадь и решение с мелким шагом ввода-вывода. Керамический корпус может быть разработан для применения при сверхвысоких температурах, начиная с 500 ° C. Стоимость оснастки обычно намного выше стоимости металлической упаковки. Керамический корпус подходит для средних и больших объемов. Выбор пакета, подходящего для своего конкретного приложения, является абсолютным выбором конечных пользователей.Как металлические, так и керамические корпуса могут быть герметично закрыты.

Микроэлектронные схемы и компоненты, работающие в суровых условиях, требуют герметичной упаковки. Помимо обеспечения механической защиты и рассеивания тепла, герметичный корпус предотвращает проникновение атмосферных загрязняющих веществ, таких как влага, ионные загрязнения, частицы в воздухе и нежелательные газы.

Металлический корпус — Уплотнение стекло-металл и уплотнение керамика-металл являются обычным выбором для металлических герметичных корпусов.Типичные металлические корпуса формируются путем штамповки, глубокой вытяжки, пайки, фотохимического травления и механической обработки. Методы герметизации упаковки включают в себя выступающий шов, шовный шов, холодную сварку, лазерную сварку и электронно-лучевую сварку. Выбор металлического корпуса варьируется от стандартного DIL, TO, FP, QFP до пакета с индивидуальной конструкцией для условий высокой температуры, высокого давления и высоких ударов и вибрации для приложений HI – REL, Mil / Space и «Down Hole».

Керамический корпус — При использовании технологии высокотемпературного совместного обжига керамики (HTCC) керамика обрабатывается партиями в виде зеленой ленты.Слои создаются путем последовательных операций пробивки отверстий, заполнения и просеивания металла, резки, укладки и ламинирования. Вся сборка подвергается совместному обжигу или спеканию при температурах до 1600 ° C. Покрытие электродом никель / золото с припаянным кольцом KOVAR является предпочтительной конфигурацией Vectrons. Vectron может собирать микросхемы со стандартными керамическими корпусами LCC, CQFP, боковой пайкой и нестандартным дизайном.

Металлические упаковки

Керамические упаковки

Процесс сборки

Чтобы выдерживать суровые условия эксплуатации, высокотемпературные электронные изделия разрабатываются с нуля с учетом передовых процессов сборки, а также материаловедения.

Используя надежные методы сборки, Vectron предлагает гибкость применения широкого спектра производственных процессов для удовлетворения уникальных требований заказчика и обеспечения поставки продукции высочайшего качества. Каждый запуск тщательно изучается на этапах контроля и автоматизации процесса поставки.

Экологический скрининг — Доступны полные проверки MIL-STD и индивидуальные проверки для суровых условий окружающей среды. Vectron будет работать в тесном сотрудничестве с заказчиками, чтобы определить требования к грохочению для работы в условиях высоких температур и суровых условий окружающей среды.

Наш процесс сборки включает в себя:

• BAW / SAW Производство кварцевых пластин
• Глубокое влажное травление кварцевых пластин
• Производство толстопленочных подложек
• Al2O ₃ , BeO, AlN, многослойный
• Приставка для компонентов
• Flip Chip, Eutectic Die Mount, мелкий шаг SMT
• Проволока
• Герметичное запечатывание металлических и керамических упаковок
• Проекция, шовная и холодная сварка

Керамическая паста 50 г от LIQUI MOLY — LM Performance

---

ОПИСАНИЕ ПРОДУКТА

Полусинтетическая, не содержащая металлов, белая высокотемпературная паста.Предотвращает заедание, холодную сварку, замерзание ржавчины и прерывистое скольжение, а также обеспечивает очень хорошую защиту от износа и коррозии. Универсально применима и устойчива к горячей и холодной воде, а также к кислотам и щелочам. Диапазон рабочих температур: от -40 ° C до +1,400 ° C

Для смазки всех поверхностей скольжения при высоких нагрузках. Специально для малых скоростей и колебательных движений. Для разделения компонентов, подверженных тепловому напряжению, а также для защиты от коррозии болтов, штифтов, шпилек, фланцев и посадочных мест.

---

ОПИСАНИЕ ПРОДУКТА

Универсальная паста, не содержащая металлов, для самых требовательных применений. С частично синтетическим базовым маслом, сложной технологией присадок и новейшими твердыми смазочными материалами из области высокотехнологичной керамики.

---

СВОЙСТВА

— Устойчивость к определенным органическим кислотам и щелочам
— Предотвращает прерывистое скольжение
— Хорошая водостойкость
— Предотвращает заедание и холодную сварку
— Не повреждает обычные уплотнительные материалы
— Предотвращает шум тормозов
— Максимальная грузоподъемность
— Нетоксичный

---

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Цвет / внешний вид: weiß / белый
Основа: Synthese- / Mineralöl / синтетический масло
Загуститель: anorganische Dickungsmittel und weiße Festschmierstoffe / неорганические загустители и белые твердые смазочные материалы
Плотность: 1,42 г / см³
Диапазон рабочих температур: -40 до 1400 ° C, также как паста / паста Trenn
Необработанное проникновение: ок.340
Вязкость базового масла при 40 ° C: около 100 мм² / с
Четырехшариковый тестер нагрузка на материал / усилие сварки: 3800/4000 Н DIN 51 350,4
Числа трения — резьба: 0,10 DIN 946
Испытание на прессовую посадку (отсутствие прерывистого скольжения): 0,08 LFW-4
SRV (цилиндр / пластина; 450 Н, 1000 мкм, 50 Гц, 2 ч) — число трения: 0,10-0, 13 мкм Reibungszahl / коэффициент трения:

---

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Для смазки всех видов поверхностей скольжения, работающих при высоких нагрузках.Специально для низких скоростей скольжения и колебаний движения. Также для резьбовых, вставных и байонетных соединителей из стали и цветных металлов. Для разделение компонентов, подверженных тепловому стрессу, например как двигатели внутреннего сгорания, турбины и автомобили тормозные системы. В качестве защиты от коррозии болтов, штифтов, шпилек, фланцев, шпинделей и посадочных мест на нефтеперерабатывающих заводах, сталелитейные и цементные заводы, а также судоходство и сельскохозяйственное машиностроение.