Pengelasan berbeda dan proses gabungan yang digunakan untuk menggabungkan keramik meliputi: 1. Pengelasan Fusi 2. Pengelasan Gesekan dan Pengikatan Ultrasonik 3. Pengikatan Difusi 4. Pengikatan Difusi melalui Interlayer 5. Pengikatan Isostatik 6. Pengikatan Glaze 7. Metallising dan Brazing 8. Perekat Ikatan.
1. Pengelasan Fusi:
Keberhasilan penggunaan las berkas elektron untuk membentuk pasangan Al 2 O 3 -Ta, ZrO 2 -Mo, ZrO 2 -Nb dengan kekuatan ikatan yang substansial telah dilaporkan sejak tahun 1960-an. Namun, penerapan metode pengelasan fusi pada sistem keramik-logam sangat terbatas. Sangat penting untuk mencocokkan suhu leleh dan karakteristik kontraksi termal dari potongan yang diikat.
2. Pengelasan Gesekan dan Ikatan Ultrasonik:
Hasil yang menjanjikan dalam pengelasan gesekan aluminium alumina, aluminium menjadi zirkonia dan aluminium menjadi silikon nitrida telah dilaporkan dari Queens University of Belfast. Ketiga keramik ini juga dapat dilas ke beberapa logam lain tetapi terkadang membutuhkan penggunaan interlayer.
Ikatan ultrasonik aluminium ke sejumlah logam dapat dicapai dalam kondisi atmosfer normal sementara penyambungan titanium ke keramik dengan proses yang sama memerlukan penggunaan vakum.
3. Ikatan Difusi:
Dalam metode ini komponen yang akan disambung ditekan bersama-sama dan mengalami suhu tinggi selama jangka waktu tertentu. Tekanan yang digunakan harus cukup tinggi untuk menyebabkan difusi terjadi pada permukaan penyambungan tetapi tidak boleh menyebabkan deformasi massal pada komponen yang disambung.
Temperatur yang digunakan berkisar antara 0,65—0,98 Tm dimana Tm adalah titik leleh logam dalam derajat absolut. Reaksi fisik dan kimia yang kompleks terjadi pada antarmuka untuk mempengaruhi sambungan. Berbagai macam logam hingga keramik dan kaca hingga keramik kaca dapat berhasil diikat dengan proses ini, asalkan karakteristik kontraksi termal dari bagian yang disambung cocok.
4. Ikatan Difusi melalui Interlayer:
Dalam metode penyambungan keramik ke logam ini, interlayer logam ulet dimasukkan di antara permukaan yang akan disambung sehingga penerapan tekanan tinggi tidak diperlukan. Interlayer ini membantu mendistribusikan tekanan pada antarmuka menghindari konsentrasi tegangan serta mengakomodasi beberapa ekspansi dan kontraksi diferensial dari dua komponen selama pemanasan. Jika suhu interlayer tidak terlalu tinggi maka dimungkinkan untuk mengikat komponen tanpa memiliki efek yang merugikan pada sifat mekanik benda kerja bahkan jika itu adalah paduan yang dapat diberi perlakuan panas.
Baja tahan karat dapat disambung dengan alumina menggunakan aluminium sebagai lapisan ulet. Emas telah digunakan sebagai interlayer untuk mengikat sejumlah keramik oksida dan gelas ke paduan besi. Tembaga dapat dilas ke alumina dengan menempatkannya di atmosfer yang sedikit teroksidasi hingga suhu 1060-1080 °C. Ini menghasilkan pembentukan cairan eutektik di permukaan tembaga yang menghasilkan ikatan kimia antara tembaga dan alumina. Dalam medan energi nuklir, cincin isolasi alumina dan elektroda paduan titanium diikat bersama dengan memberikan interlayer aluminium setebal 0,1 mm.
5. Ikatan Isostatik:
Proses ini digunakan untuk membuat bagian yang relatif kompleks dengan menggabungkan komponen sederhana seperti yang ditunjukkan pada Gambar 22.38.
Serbuk keramik ditekan menjadi bentuk sederhana:
(a) Menggunakan pengepresan uniaksial atau pengepresan isostatik. Komponen berbentuk sederhana kemudian dirakit
(b) Untuk membentuk bentuk yang lebih kompleks. Bagian yang dirakit kemudian dilapisi
(c) Dengan lapisan tipis dari bahan elastomer yang tahan air dan fleksibel. Pelapis membantu menyegel rakitan terhadap fluida bertekanan tinggi selama operasi pengikatan isostatik berikutnya, dan
(d) Yang menggabungkan dua komponen.
Rakitan terikat kemudian disinter untuk mencapai kekuatan penuh yang sebanding dengan kekuatan bahan induk. Bagian yang terbuat dari keramik seperti alumina, zirkonia, dan silikon nitrida dapat dibuat dengan metode ini. Ikatan yang dihasilkan dengan metode ini menunjukkan homogenitas lengkap seolah-olah komponen tersebut telah diproduksi oleh operasi tunggal tanpa penyambungan.
6. Ikatan Glasir:
Metode ini paling sering digunakan dalam perakitan potongan kompleks besar dan penyambungan komponen keramik yang berbeda. Permukaan yang akan disambung diratakan dan kemudian dilapisi dengan slip glasir yang sesuai. Permukaan kemudian ditempatkan dalam kontak dan diperbaiki untuk memadukan glasir dan mengikat potongan-potongan itu menjadi satu.
Sebagian besar keramik oksida dapat diikat dengan gelas silikat atau glasir dan sambungannya juga dapat dibuat dengan gelas berbasis borat dan fosfat. Keramik non-oksida lebih sulit disatukan dengan proses ini karena cenderung bereaksi dengan glasir yang melepaskan gelembung gas yang melemahkan ikatan. Glasir khusus tersedia untuk menggabungkan beberapa kombinasi keramik dan logam.
7. Metalisasi dan Pematerian:
Biasanya metode ini digunakan untuk menggabungkan keramik dengan logam. Mematri mensyaratkan bahwa paduan mematri yang digunakan harus membasahi permukaan yang akan disambung. Sebagian besar permukaan logam dapat dibasahi oleh paduan mematri tetapi keramik tidak. Oleh karena itu komponen keramik terlebih dahulu diberi lapisan paduan yang kompatibel melalui proses metallising.
Kemudian diikuti dengan mematri menggunakan paduan konvensional. Alternatif lain adalah dengan menggunakan brazes logam aktif. Pemilihan tergantung pada reaksi kimia yang terjadi pada antarmuka logam-keramik untuk meningkatkan keterbasahan. Sukses telah dicapai dengan menggunakan brazes berdasarkan eutektik perak-tembaga dengan penambahan titanium atau zirkonium. Paduan mematri tipikal dapat mengandung 68,8% Ag + 26,7% Cu + 4,5% Ti menurut beratnya.
8. Ikatan Perekat:
Sambungan bebas stres dapat diproduksi dengan mengelem dan menyemen ketika suhu tinggi dan keketatan vakum tidak terlibat. Resin dan lem cold-cure melekat dengan baik pada keramik. Kinerja sambungan tergantung pada suhu layanan serta durasi dan tingkat stres.
Perekat epoksida, fenolik, akrilik, dan poliuretan dapat digunakan untuk aplikasi yang melibatkan suhu hingga 200°C. Untuk aplikasi suhu tinggi di atas 200°C poliamida atau polimer stabil termal lainnya digunakan.
Semen anorganik, misalnya semen portland, kadang-kadang digunakan untuk menyambung keramik dengan logam. Insulator porselen tegangan tinggi sering dibuat dengan menggabungkan bagian-bagian individual dengan semen.
