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匹配封接技术

文字:[大][中][小] 2018-11-26 16:51    浏览次数:    

  


       选择与玻璃热膨胀系数相近的金属材料进行封接,称为匹配封接。

  如封接电连接器。电连接器由金属外壳、封接玻璃和金属引脚所构成。外壳和引脚的金属材料选择是考虑到金属的机械强度、导电性等因素,而封接玻璃的选择是考虑到玻璃的绝缘性、气密性、耐热性等因素。人们知道玻璃具有脆性,且其抗压力而不抗拉(张)力。如何使封接玻璃处于压应力状态呢?这要考虑封接玻璃的熔封和冷却过程。封接玻璃受热后熔化、流散、填充所给空间,并与金属表面(含氧化物层, 如Fe3O4, FeO, Cr2O3)产生化合/键合作用,形成牢固的界面结合。但高温封接后封接件要冷却到室温,在这个过程中,尤其是当温度降到玻璃转化温度(从弹塑性向刚固性转变)以下,则会在封接件中产生残余热应力。该残余应力的性质和大小程度对封接玻璃有至关重要的影响;材料设计要求通过适当的热膨胀系数组合,使封接玻璃基体中和玻璃-金属界面上产生压应力,有利于封接件的界面结合、结构完整性和气密性。

  玻璃封接一般可在链式封接炉中进行的,它含有几个温区,使封接件经受预热,恒温和冷却的过程。最关键的是炉内的气氛控制,通常用某种混合气体(还原气氛或中性气氛),保证金属表面有适当的氧化层,不产生渗氮或渗碳现象,同时保证玻璃不被还原。玻璃与金属表面氧化层的浸润,以及封接件的缓慢冷却是保证封接质量的关键。金属预氧化和玻璃封结可在同一封接炉中按次序进行,即金属组件不需事先预氧化就和玻璃坯在石墨夹具上装配好,然后在炉中的低温段(玻璃未熔化之前)通入气体,氧化金属件,紧接着在气体保护下升温到封接温度,立即封接。

  如封接所用玻璃与外壳金属和引脚金属三者的热膨胀系数基本一致,封接件中的热应力可以忽略不计,从而实现匹配封接,但仍然运用了玻璃与金属的氧化封接原理。

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