擴(kuò)散焊接 - 陶瓷和陶瓷/金屬接頭

擴(kuò)散焊接是通過(guò)原子遷移實(shí)現(xiàn)的固相過(guò)程，沒(méi)有組件的宏觀變形。初始表面平整度和清潔度是必不可少的。要求表面粗糙度值小于 0.4 微米，并且在粘合之前必須在丙酮中清潔樣品。通常，在施加壓力的情況下，過(guò)程變量的范圍從中等溫度下的幾個(gè)小時(shí) (0.6T _m) 到高溫下的幾分鐘 (0.8T _{m )。}該工藝最常用于航空航天工業(yè)中的鈦。然而，陶瓷可以擴(kuò)散焊接到自身和金屬上。

除非存在擴(kuò)散助劑或（更常見(jiàn)的）第二相，否則很難實(shí)現(xiàn)陶瓷-陶瓷擴(kuò)散焊接。這些是晶界處最典型的玻璃相。

焊接薄墊片以構(gòu)建復(fù)雜的 3D 結(jié)構(gòu)是該技術(shù)的[敏感詞]應(yīng)用之一。這已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了氧化鋁組件的快速原型制作。有人可能會(huì)說(shuō)這是燒結(jié)；實(shí)際上，擴(kuò)散焊接和燒結(jié)的機(jī)制幾乎沒(méi)有區(qū)別。

擴(kuò)散焊接通常在通過(guò)元件或感應(yīng)單元加熱的單軸壓力機(jī)中進(jìn)行（可以使用熱等靜壓，但需要更復(fù)雜的夾具）。這也對(duì)要處理的組件的大小提出了限制。然而，最近的一項(xiàng)創(chuàng)新使用微波加熱，這已被證明可以在幾分鐘內(nèi)產(chǎn)生出色的粘合。

連接不同材料時(shí)通常會(huì)增加一個(gè)復(fù)雜因素 - 熱膨脹系數(shù) (CTE) 的差異。這會(huì)導(dǎo)致在界面處產(chǎn)生應(yīng)變，從而導(dǎo)致粘合過(guò)早失效。這可以通過(guò)確保正確設(shè)計(jì)粘合線和/或通過(guò)使用中間層來(lái)克服，中間層的 CTE 介于待連接材料的中間層，并且通常具有低彈性模量。適當(dāng)堆疊中間層（厚度從微米到毫米不等）可以使擴(kuò)散結(jié)合發(fā)生。

在電子工業(yè)中，氧化鋁和氮化鋁已使用薄金夾層與銅結(jié)合。金是一種非常好的中間層，并且可以在低至 300°C 的溫度下產(chǎn)生擴(kuò)散結(jié)合。

擴(kuò)散——或更準(zhǔn)確地說(shuō)是離子遷移——形成了靜電鍵合的基礎(chǔ)。靜電粘合要求被連接的表面必須盡可能平坦和清潔。待粘合的組件在真空中加熱并施加壓力。典型條件是 3MNm ^-2和 400°C。當(dāng)達(dá)到所需溫度時(shí)，施加約 100V 的直流電壓，金屬部件保持正電壓。非金屬成分必須包含移動(dòng)離子，例如 Na+。該工藝已成功應(yīng)用于β-氧化鋁等玻璃和陶瓷。
                                                                     
                                                                        靜電鍵合的硅玻璃換能器