374

Mechanizm spajania Si₃N₄-Al przebiega według reakcji

Si₃N₄ + Al —» 4A1N + 3Si,

któręf-tewarzyszy spadek energii swobodnej Gibbsa AG_{773 K} = -600 kJ/mol.

( Lutowanie dyfuzyjne ceramiki azotkowej z różnymi metalami, jak np. Fe lub Cu oraz że specjalnymi stopami jak super inwar, kowar i stal, przeprowadza się w próżni wyższej od 3,3 • 1CT⁴ Pa przez parę minut, w temperaturze o około 20 K wyższej od temperatury topnienia lutu. Dla lutu Cu₅₀Ti₅₀ jest to 1273 K.

Formowanie się złącza przebiega wg reakcji

Si₃N₄ + 4Ti -> 4TiN + 3Si.

Uwolniony krzem może tworzyć krzemki, np. Ti₅Si₃. Utworzenie się w warstwie pośredniej azotku tytanu jest korzystne również z punktu widzenia zmniejszenia naprężeń powstających w czasie studzenia złącza. Wielkość współczynnika rozszerzalności liniowej TiN jest pośrednia pomiędzy współczynnikiem rozszerzalności a_Fe ⁼ 12,1 • 10 ⁶ 1/K, a «_Si;!N4 = 3,7 • 10 ⁶ 1/K, co może relaksować powstające naprężenia w złączu Fe/Si₃N₄.

W procesie lutowania w próżni Si₃N₄ z Fe za pomocą stopu amorficznego typu Cu₅₀Ti₅₀ otrzymamy złącze Si₃N₄/TiN/CuTi/Fe_xSiy/Fe.

W podobnie skomplikowany sposób tworzą się złącza pomiędzy Si₃N₄ a super inwarem, inwarem i kowarem.

Wysokie własności uzyskuje się dla złączy Si₃N₄ z WC-Co, SiC z kowarem i sia-lonu z kowarem stosując jako przekładkę stop AllOSi.

Dla osiągnięcia wysokiej przewodności cieplnej i dużej dielektryczności z przynajmniej jednej strony można zastosować zespolony układ AIN-Cu. Zastosowanie bezpośredniego złącza nie daje dobrych rezultatów, gdyż tworzy się na granicy nowy azotek Cu₃N o innych niż A1N własnościach termicznych, co powoduje złuszczenie się warstwy A1N powyżej 570 K. Skutecznym rozwiązaniem jest spajanie A1N z Cu poprzez pośrednią warstwę Al. Otrzymuje się wówczas złącze Cu/Al/AIN. Warstwę Al można np. nanosić metodą naparowania, a następnie reaktywnie nanieść warstwę A1N. Tą samą metodą napylania można otrzymać złącze A1N z A1₂0₃, szkłem i krzemem monokrystalicznym.

13.7. Spajanie ceramiki cyrkonowej (Zr0₂) z metalami

Ceramika cyrkonowa z uwagi na swe właściwości fizyczne jest materiałem bardzo atrakcyjnym i coraz bardziej zyskującym na znaczeniu w technice. Wynika to z dużej stabilności w wysokich temperaturach elementów wykonanych z Zr0₂. Dodatkowo dzięki posiadanym właściwościom przewodnictwa elektrycznego tlenek cyrkonu odpowiednio stabilizowana np. CaO lub YrO jest stosowany w grzejnictwie elektrycznym, |a^statnio-znałazł-za|&t©sowarrTe w czujnikach, do określania ilości tlenu w ciekłej ¹ i

374