2.1 陶瓷與陶瓷及金屬與陶瓷之間的焊接性

2.1.1 陶瓷與陶瓷及金屬與陶瓷之間的潤濕性

陶瓷與陶瓷及金屬與陶瓷之間能夠實現焊接的前提是金屬材料對陶瓷能不能潤濕。研究發現，釬料的潤濕鋪展有三個過程：首先，是快速的非反應鋪展過程；其次，是反應過程，這個階段釬料的潤濕鋪展加快，對于AgCuZn釬料，在氧化鋁陶瓷上的潤濕鋪展與在界面生成的鈦的氧化物有關；最后階段，仍然處在反應過程中，AgCuZn釬料在氧化鋁陶瓷上的潤濕鋪展由生成的Cu₃Ti₃O化合物決定。潤濕鋪展的潤濕條件是加熱溫度、保溫時間、反應產物、活性元素的含量等。

1.釬焊溫度對潤濕性的影響

以摩爾分數（%）Au-40Ni在陶瓷ZrB₂在上的潤濕為例，在980℃生成Ni的硼化物的情況下，潤濕角及液滴半徑隨著時間的變化如圖2-1所示，呈緩慢拋物線關系。而當溫度升高到1170℃時，Ni的硼化物已經不能穩定存在，這時Zr₂B則劇烈地向Au-40Ni釬料中溶解，其潤濕角及液滴半徑隨著時間的變化如圖2-2所示。可以看出，保溫時間隨著釬焊溫度的變化而發生影響。可以認為，這實際上也是反應產物的影響。

2.活性元素含量的影響

（1）活性元素含量對潤濕性的影響 在采用AgCu-Ti/Al₂O₃的AgCu-Ti/Al₂O₃潤濕體系中，釬料中的Ti是釬料能夠在Al₂O₃陶瓷潤濕的關鍵。在AgCu（共晶合金）中添加摩爾分數3%的Ti，其穩定的潤濕角就降低為10°。而Ti含量較低，界面只生成Ti_1.75O時，其穩定的潤濕角就升高為60°～65°。這說明活性元素含量的提高有利于改善潤濕性。

（2）反應產物的影響

1）活性元素在反應產物中含量的影響。NiPd-Ti合金（釬料）在單晶氧化鋁表面的平衡潤濕角與釬料中Ti的摩爾分數有關，在1300℃下，這個關系如圖2-3所示。可以看出，Ti在氧化物中的摩爾分數越高，潤濕角越小，表明潤濕性越好。

2）反應產物中形成固溶體的影響。采用AgCuZn釬料在TiC-Ni陶瓷表面進行潤濕性研究中發現，Zn有利于促進陶瓷中的Ni向釬料中發生溶解反應，而與釬料中的Cu形成（Cu，Ni）固溶體，使之由非潤濕轉變為潤濕狀態。

由此可以看到，釬料在陶瓷表面對潤濕鋪展與釬焊溫度、保溫時間、釬料和陶瓷成分息息相關，是這些因素綜合作用的結果，是一個相當復雜的過程。

圖2-4給出了AgCuZn釬料對SiO₂/SiO₂復合材料進行釬焊時的界面組織演變過程。在SiO₂/SiO₂復合材料側產生兩個反應層，優先生成的是靠近陶瓷的TiO+TiSi反應層，隨后是在靠近AgCuZn釬料側產生的CuTiO。就是這兩個反應層實現了AgCuZn釬料對SiO₂/SiO₂復合材料的釬焊連接。