【正文】 磁流體； 5水槽； 6工件保持器； 7攪拌棒； 8溫度調(diào)節(jié)器； 9熱電偶； 10主軸； 11冷水罐； 12電磁閥 無機(jī)非金屬材料的超精密加工 ? 磁懸浮拋光特點(diǎn)： 1. 磁懸浮力使作用于拋光面的磨粒數(shù)量增多 。 2. 磨粒的支承液體富有彈性另外 ， 磁懸浮加工力使作用于每顆磨粒的加工壓力與磨粒的數(shù)量無關(guān) 。 3. 利用磁性流體的熱傳導(dǎo)率很大的特點(diǎn) ， 可以控制加工點(diǎn)的溫升 。 4. 越接近磁鐵 ， 作用于磨粒的磁懸浮力會(huì)越大因此 ，可以修正工件形狀 。 無機(jī)非金屬材料的超精密加工 (3) 磁磨料拋光 ? 在磁場中 (N極和 S極的磁極之間 )充填磁性微細(xì)磨料 ， 磁場作用使之形成磁力拋光刷 ， 工件在其中邊回轉(zhuǎn) 、 邊振動(dòng) ， 從而實(shí)現(xiàn)表面拋光 。 無機(jī)非金屬材料的超精密加工 (3) 磁磨料拋光 ? 該法不僅可以加工磁性材料 ， 也適用于加工非磁性金屬材料 ， 及陶瓷 、 硅片等非金屬材料 。 ? 磁磨料是一種復(fù)合磨料 。 通常是將具有強(qiáng)磁性的鐵磁性物質(zhì)和磨料按一定比例混合后 ， 經(jīng)燒結(jié) 、粉碎 、 球磨 、 篩選等工序制成 。 也可采用電鑄或等離子粉末熔融法制作 。 無機(jī)非金屬材料的超精密加工 (3) 磁磨料拋光－必須要具備的條件： 1. 磁極結(jié)構(gòu)要與被加工表面形狀相適應(yīng) ，并產(chǎn)生強(qiáng)的磁場力 。 2. 磨料既有大的磁導(dǎo)率 ， 又有良好的磨削性能 。 3. 要使磁性拋光刷相對工件運(yùn)動(dòng) 。 無機(jī)非金屬材料的超精密加工 (3) 磁磨料拋光－特點(diǎn)： 1. 通過改變磁場強(qiáng)度可以控制拋光壓力； 2. 不僅可用于平面拋光 ， 而且也能用于各種曲面的拋光； 3. 既可拋光鐵磁性材料 ， 也可拋光非鐵磁性材料 。 磁磨料外圓拋光原理圖 1磁極； 2工件； 3磁極 N； 4磁磨料 磁磨料在加工中的受力情況 1磁極； 2磨料； 3工件 無機(jī)非金屬材料的超精密加工 (4) 電泳拋光 在兩個(gè)不同相物體接觸界面上會(huì)引起正負(fù)電荷的分離 ， 并產(chǎn)生電位差 。 在液體中的粒子周圍也會(huì)存在這種正負(fù)電相對存在的系統(tǒng) （ 稱之為界面二重層 ） 。 在此界面上施加平行電場時(shí) ， 由于在界面兩側(cè)的電荷相反 ， 就產(chǎn)生了相的相對流動(dòng) ， 稱為界面電動(dòng)現(xiàn)象 ， 電泳為其中的一種 。 對膠態(tài)粒子系統(tǒng)施加電場時(shí) ， 粒子產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱為電泳 。 利用磨粒所存在的電泳現(xiàn)象進(jìn)行的拋光加工 ， 稱為電泳拋光 （ Migration Poishing） 。 陶瓷的金屬化與封接 ? 陶瓷的金屬化 ? 為了實(shí)現(xiàn)陶瓷與金屬的焊接 ， 需要在陶瓷的表面牢固地粘附一層金屬薄膜 ， 這種過程稱為陶瓷的 “ 金屬化 ” 。 ? 工藝種類：被銀法 、 鋁錳法和電鍍浸錫法 。 被銀法： 被銀法又稱燒滲銀法 ， 是指在陶瓷表面燒滲一層銀 ， 作為電容器 、 濾波器的電極或集成電路基片的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò) 。 被銀法： 主要原料有三大類 ， 一是銀及其化合物 ， 如銀粉 、 碳酸銀 、 氧化銀等 ， 二是熔劑類化合物 ， 如氧化鉍 、 偏硼酸鉛 、 氟硼酸鉛 、 特種玻璃等 ， 三是粘結(jié)劑化合物 ， 如乙基纖維素 、 硝化纖維 、 松節(jié)油 、松香油 、 松油醇 、 蓖麻油 、 亞麻仁油 、 大茴香油 、環(huán)已酮 、 無水乙醇 、 鄰苯二甲酸二丁酯等 。 被銀法： 工藝流程：瓷件預(yù)處理 → 銀漿的配制 →涂敷 → 燒銀 鋁錳法： ? 鋁錳法：其原料主要是鉬 、 錳 ， 有時(shí)還有 Al2O SiO MnO、 CaO、 MgO、 Fe2O3等 ， 工藝流程與被銀法基本相似 ， 其金屬化燒結(jié)多在立式或臥式氫氣爐中進(jìn)行采用還原氣氛 ， 但需要含微量的氧化氣體 ， 如空氣和水汽等 ， 也可采用 H N2及 H2O三元?dú)怏w 。金屬燒結(jié)的溫度 ， 一般比瓷件的燒成溫度低 30～ 100℃ 。 電鍍 、 浸錫工藝： ? 電鍍是一種電化學(xué)過程 ， 在電子陶瓷工業(yè)中應(yīng)用的電鍍工藝主要有鍍銅 、 鍍銀及鍍鎳 。 ? 浸錫工藝：適宜于被銀瓷件鍍銅后熱浸錫 。 將預(yù)熱好的產(chǎn)品裝入不銹鋼籃內(nèi)一起放入錫鍋浸錫 。取出后在離心機(jī)中甩去多余錫 ， 再將產(chǎn)品放入振動(dòng)臺上輕微振動(dòng) ， 避免相互粘蝕 。 大型瓷件可用夾具逐個(gè)浸錫 ， 冷卻后的產(chǎn)品應(yīng)用清水和熱水清洗 ， 再烘干 。 陶瓷的封接 陶瓷與金屬的封接 ， 也稱焊接 （ 包括陶瓷與陶瓷的焊接 ） ， 在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中的應(yīng)用有著十分重要的意義諸如電視顯像管 、 高壓鈉蒸汽燈的金屬引線的封接 、 電子元件的封裝 、 氮化硅增壓器葉片與金屬軸的聯(lián)接等等都屬陶瓷 金屬封接的問題 。 激光焊接法 激光焊接 ， 首先應(yīng)考慮如何避免由加熱 、冷卻速度和溫度梯度所引起的熱裂紋 。 方案：預(yù)熱陶瓷工件 ， 激光經(jīng)反射鏡和聚光鏡聚焦于試樣表面預(yù)熱爐用于預(yù)熱試樣 ，以避免激光照射的局部驟熱而產(chǎn)生裂紋 。 高氧化鋁瓷預(yù)熱溫度 1200℃ ， 可防止裂紋的產(chǎn)生 。 預(yù)熱溫度和焊接速度對焊接質(zhì)量影響較大 。 陶瓷用激光焊接裝置示意圖 激光焊接法 用激光焊接的莫來石試樣 ， 經(jīng) 100次反復(fù)加熱和冷卻的熱疲勞試驗(yàn) ， 焊接試樣的抗彎強(qiáng)度沒有明顯下降目前已出現(xiàn)了用二氧化碳激光裝置來焊接氧化鋁瓷 、 莫來石和鎂橄欖石瓷等新型陶瓷 。 燒結(jié)全屬粉末法 ? 在高溫還原性氣氛中 ， 使金屬粉末在瓷件表面上燒結(jié)成金屬薄膜 ， 再進(jìn)行陶瓷 金屬封接方法 。 應(yīng)遵循以下原則： 1. 金屬件的熔點(diǎn)應(yīng)比金屬化溫度高 200℃ 以上 ，且焊料 、 金屬件的成分不再與金屬化中的金屬形成合金 。 2. 金屬件與陶瓷件的膨脹系數(shù)應(yīng)盡可能地接近 。 燒結(jié)全屬粉末法 鉬－錳法陶瓷金屬封接是應(yīng)用最廣泛的一種方法 ， 其工藝過程大致為：在陶瓷表面涂覆鋁錳合金料膏 ， 在氫氣保護(hù)下 （ 含 ％ ～ l％ ） ， 在低于陶瓷燒結(jié)溫度 100～ 200℃ 的溫度下進(jìn)行陶瓷金屬化燒結(jié) ， 再鍍一層鎳并在 1000℃ 左右于干氫中燒結(jié) ， 使鎳層與鉬錳合金層牢固結(jié)合 ， 最后在陶瓷件和金屬件之間加入焊料 ， 在氫氣或真空中進(jìn)行釬焊 。 玻璃焊料封接法 ? 玻璃焊料適合于陶瓷與各種金屬合金的封接 ， 特別是強(qiáng)度和氣密性要求高的場合 。 ? 將玻璃焊料置于鈮與半透明氧化鋁之間 ， 用鉬夾具裝架固定 ， 放入真空爐內(nèi)加熱至 860℃ ， 保溫?cái)?shù)分鐘 ， 快速升溫至 1000℃ ， 再放慢升溫速度至封接溫度 。 玻璃焊料封接法 ? 在較熔化溫度高 60℃ 左右進(jìn)行封接 ， 焊料與封接之間傳質(zhì)既充分 、 潤濕性也好 ， 過渡層又厚 ， 且晶粒不太大 。 降溫過程 ， 一是進(jìn)行退火 ， 釋放應(yīng)力；二是增加細(xì)小結(jié)晶相 ， 以增進(jìn)焊料的強(qiáng)度和提高焊料的工作溫度 ， 同時(shí)調(diào)整焊料的熱膨脹系數(shù) ， 使其與封接件接近一致 。 活性金屬焊接法 在銅銀焊料中加入活性金屬鈦 、 鋯 ， 能顯著改善焊料對陶瓷的潤濕 。 用金屬鋁來焊接氮化硅 ， 則焊接的氮化硅試樣的抗彎強(qiáng)度達(dá)450～ 500MPa。 而采用 Cu－ Ag－ Ti焊料焊接的氮化硅 ， 其抗彎強(qiáng)度高于 980MPa。 這是因?yàn)榛钚越饘倏蓾櫇?Si3N4， 并同它們發(fā)生界面反應(yīng)形成牢固的結(jié)合 。 固相封接法 ? 與陶瓷接觸的固相由加壓 、 加熱法擴(kuò)大接觸面積 ， 使各成分?jǐn)U散 ， 直至容積擴(kuò)散而完成粘接 。其接合過程可分為如下三個(gè)階段： 1. 首先是凸面的接觸 ， 然后由表面變化擴(kuò)大接觸面積 。 2. 界面移動(dòng)且空洞漸漸消失 。 3. 由體積擴(kuò)散引起界面移動(dòng)和空洞完全消失 。 固相封接法 ? 對于相同物質(zhì)的封接來說 ， 由于界面移動(dòng) ， 封接面可能消失 。 而對于不同材料的封接 ， 往往存在界面 。 這時(shí) ， 封接面形成擴(kuò)散層的接合和形成反應(yīng)層的接合 ? 除溫度 、 壓力 、 時(shí)間外 ， 封接前的表面狀態(tài)和封接氣氛也很重要 。 ? 影響封接的內(nèi)在參數(shù) ， 主要有陶瓷和金屬組合時(shí)的熱膨脹系數(shù)差 、 反應(yīng)性 、 元素的擴(kuò)散速度差 、 接合界面的原子結(jié)合形式等 。 陶瓷封接的形式 ? 金屬與陶瓷的封接形式甚多，就其基本結(jié)構(gòu)而言，有對封、壓封、穿封三種，幾種基本封接形式如下圖所示。 幾種基本封接形式 a）端頭對封 b ）夾層對封 c ）平壓封 d ）斜壓封 e ）實(shí)心穿封 f ）墊壓穿封（黑色表示金屬部分，斜線表示陶瓷） Thank you for your listening!