Joining of zirconia mechanically metallized with titanium União de zircônia mecanicamente metalizada com titânio
Direct brazing is a well-known technique for joining ceramics either themselves or to metals, whereby the required costly active filler alloys are considered a handicap of this process. In this work the indirect brazing of zirconia to zirconia mechanically metallized with Ti was successfully achieve...
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|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Associação Brasileira de Cerâmica
2010-07-01
|
| Series: | Cerâmica |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0366-69132010000300002 |
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|---|---|
| author | J. S. Pimenta A. J. A. Buschinelli R. M. do Nascimento A. E. Martinelli J. Remmel |
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| author_sort | J. S. Pimenta |
| collection | DOAJ |
| description | Direct brazing is a well-known technique for joining ceramics either themselves or to metals, whereby the required costly active filler alloys are considered a handicap of this process. In this work the indirect brazing of zirconia to zirconia mechanically metallized with Ti was successfully achieved using conventional filler alloys. The mechanical metallization specially applied to oxide ceramics is a successfully technique that was patented by Forschungszentrum Juelich, Germany, and it has been the subject of applied researches in the last 10 years. This particular metallization is made at room temperature with low cost production and is environmentally safe. Partially stabilized zirconia with yttria was mechanically metallized with Ti and wetting conditions were evaluated using Ag-28Cu and Au-18Ni fillers. These conventional fillers dissolve part of the Ti-coating becoming on-site at brazing temperature an active filler alloy which reacts with the zirconium oxide to improve wetting on the ceramic surface. Better results were selected for brazing tests in a high-vacuum furnace (< 3×10-5 mbar). Helium gas leak detection was made at the ceramic/ceramic interface at room temperature; samples from reliable vacuum tight joints were examined by microestructural analysis and linescan technique by energy dispersive X-ray analysis in its cross-section. Microhardness profiles were made across the joint interface where zirconia undergone darkening after brazing process. Sound brazed joints were produced even when just one ceramic surface of the joint assemble was previously metallized, due to titanium diffusion from the metallized ceramic surface to the other ceramic side at the joint assemble.<br>A brasagem direta é uma técnica bem conhecida para união de cerâmicas entre si bem como aos metais, segundo a qual as ligas de adição requeridas são consideradas uma relativa desvantagem devido ao aumento nos custos do processo. Neste trabalho, a brasagem indireta da zircônia à zircônia mecanicamente metalizada com Ti foi alcançada com sucesso, usando-se ligas de adição convencionais. A metalização mecânica especialmente aplicada aos óxidos cerâmicos é uma técnica bem sucedida que foi patenteada pelo Forschungszentrum Juelich, Alemanha, e tem sido tema de pesquisas nos últimos 10 anos. Esta metalização particular é feita à temperatura ambiente com baixo custo de produção, sendo ambientalmente segura. Zircônia parcialmente estabilizada com ítria (Y-PSZ) foi mecanicamente metalizada com Ti e as condições de molhamento foram avaliadas usando as ligas de adição Ag-28Cu e Au-18Ni. Estas ligas de adição convencionais dissolvem parte do revestimento de titânio, tornando-se ligas ativas na temperatura de brasagem para reagir com o óxido de zircônio e acentuar o molhamento na superfície cerâmica. Os melhores resultados foram selecionados para os testes de brasagem em forno de alto-vácuo (< 3×10-5 mbar). A detecção de vazamento de gás hélio foi efetuada na interface cerâmica/cerâmica à temperatura ambiente; amostras de juntas estanques confiáveis foram examinadas por análise microestrutural e pela técnica linescan através de análise por difração de raios X na seção transversal das mesmas. Perfis de microdureza foram feitos através da interface da junta onde zircônia passou por efeito de escurecimento durante o processo de brasagem. Juntas brasadas de boa qualidade foram produzidas quando apenas uma das superfícies cerâmicas em contato foi previamente metalizada, devido à difusão de titânio desta superfície para a outra face cerâmica não-metalizada. |
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