淺談?wù)婵諣t中陶瓷—金屬封接工藝論文
淺談?wù)婵諣t中陶瓷—金屬封接工藝論文
影響密封繼電器使用的可靠性在于其氣密性,而玻璃金屬封接工藝是氣密性的核心工藝。以下是學(xué)習(xí)啦小編今天為大家精心準備的：淺談?wù)婵諣t中陶瓷—金屬封接工藝相關(guān)論文。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀!
淺談?wù)婵諣t中陶瓷—金屬封接工藝全文如下：
【摘要】：通過工藝試驗和在真空爐中進行陶瓷—金屬封接工藝的研究,驗證了升溫速率、降溫速率和充氮溫度對真空爐中陶瓷—金屬封接件質(zhì)量的影響,最終確定了在真空爐中如何使用陶瓷—金屬封接工藝。
【關(guān)鍵詞】： 真空爐 陶瓷—金屬封接 瓷封件 質(zhì)量要求
陶瓷—金屬件的封接以往是在具有還原性氣氛的氫爐中進行的，隨著設(shè)備的更新和工藝流程的調(diào)整，陶瓷—金屬封接要求在真空爐中進行。為了確定合理的真空爐陶瓷—金屬封接工藝，保證封接件的質(zhì)量，我們對此項工作進行了全面的策劃、試驗和研究。通過試驗驗證工藝中設(shè)定的各項工藝參數(shù)，并查看升溫速率、一次保溫、二次保溫的溫度和時間，降溫的速率，充氮的溫度等是否為最佳，工藝時間是否為最短，能否滿足產(chǎn)品質(zhì)量和公司擴產(chǎn)的需要。
1 陶瓷—金屬封接的特點及質(zhì)量要求
1.1 特點
陶瓷—金屬封接是一種特殊的焊接，是使陶瓷制件與金屬零件牢固連接的技術(shù)。通常，這種連接還要求具有一定的密封性能。這種封接與金屬之間的釬焊相比，其特點在于能夠使熔融的焊料潤濕陶瓷金屬化層表面，而且一般陶瓷的斷裂強度比金屬要低很多，導(dǎo)熱性差，不能塑性變形。所以，設(shè)計結(jié)構(gòu)、封接工藝、陶瓷金屬化的質(zhì)量等因素是影響封接件質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
1.2 質(zhì)量要求
質(zhì)量要求主要有：①機械強度。通常以封接件的抗拉強度和抗折強度衡量。②氣密性。對于氣密性要求高的電真空器件封接件，常用氦質(zhì)譜檢漏儀檢驗，用封口的漏氣率來衡量氣密性的好壞。③耐熱性能，包括耐熱沖擊性能和耐熱烘烤性能。耐熱沖擊性能是指在固定的高、低溫兩個溫度之間封接件反復(fù)加熱、冷卻所能承受的沖擊次數(shù);耐熱烘烤性能是指在某一固定溫度下(根據(jù)具體應(yīng)用而定)封接件經(jīng)受一段較長時間的烘烤的能力。
2 工藝試驗方案
采用檢驗合格的金屬化瓷件，根據(jù)目前產(chǎn)品不同的封接結(jié)構(gòu)和金屬化瓷件外徑尺寸將其分為A，B，C，D 四大類進行封接工藝試驗：①A 類。平封、一節(jié)瓷件的封接結(jié)構(gòu)，瓷殼外徑<110 mm。②B 類。平封加夾封瓷環(huán)、一節(jié)瓷件，瓷殼外徑≥110 mm。③C類。平封、兩節(jié)瓷件，瓷殼外徑<110 mm。④D 類。平封加夾封瓷環(huán)、兩節(jié)瓷件，瓷殼外徑≥110 mm。2.1 制定封接試驗方案
B 類瓷封件是長線產(chǎn)品，年產(chǎn)量最大，從設(shè)計結(jié)構(gòu)分析，封接處的設(shè)計應(yīng)力比其他產(chǎn)品小，為了穩(wěn)妥起見，首先確定它為試驗產(chǎn)品。試驗時，通過外加測溫?zé)崤紝t內(nèi)多點位置的溫度進行測量，監(jiān)測各點溫度趨于一致即可確定升溫速率和保溫時間。在整個升溫過程中，爐內(nèi)保持一定的真空度，保證零件不氧化。降溫速率和充氮溫度是對封接件應(yīng)力產(chǎn)生的關(guān)鍵因素，因此，可按照以下4 種降溫方案進行封接試驗：①焊料熔化后，按一定降溫速率降溫60 min 后，加熱功率降為零，自然降溫至較低溫度時充氮冷卻降溫;②焊料熔化后按一定降溫速率降溫60 min 后，加熱功率降為零，自然降溫至較高溫度時充氮冷卻降溫;③焊料熔化后，加熱功率降為零，自然降溫至較低溫度時充氮冷卻降溫;④焊料熔化后加熱功率降為零，自然降溫至較高溫度時充氮冷卻降溫。
2.2 檢測方案
制定檢測方案時，應(yīng)重點考慮以下幾個因素：①機械強度。此檢測受到的影響因素較多，其側(cè)重于檢測陶瓷金屬化的質(zhì)量，因此要檢測金屬化層的抗拉強度。②氣密性。采用靈敏度為3×10-9 Pa·L/S 的氦質(zhì)譜檢漏儀檢測。③耐熱烘烤性。以試品在烘箱中按照陶瓷滅弧室排氣烘烤溫度及時間后的質(zhì)量檢測為準。④耐熱沖擊性。將試品放入烘箱中，從室溫開始，以≤400 ℃/h 的升溫速率升溫至700 ℃，保溫10 min 后迅速取出，在空氣中冷卻，然后檢查瓷封件有無炸裂，檢漏合格后進行第二次熱循環(huán)。連續(xù)5 次后，如果封接件不炸不漏，則用吸紅法檢查有無細小裂縫。
3 封接試驗
3.1 確定升溫、保溫參數(shù)
按設(shè)定的升溫速率升到770 ℃時，從測溫記錄看，爐內(nèi)的溫差較大，需要保溫使爐內(nèi)溫度趨于一致。保溫初期低溫點的升溫速率較快，保溫50 min 以后低溫點的平均升溫速率為0.2 ℃/min，溫度在770±3 ℃內(nèi)，此時，爐溫已趨于一致，再保溫效果不大，所以一次保溫時間確定為50 min，二次保溫溫度及時間可通過觀察鏡視焊料熔化狀況確定。
3.2 用4 種降溫方案對B 類瓷封件做封接試驗
方案1 的封接工藝時間較長，方案2 和3 的封接工藝時間居中，方案4 封接工藝時間最短。3.3 熱沖擊試驗
每個方案封接出的瓷封件隨機抽取2 件做熱沖擊試驗，8件樣品無炸裂、不漏氣、未發(fā)現(xiàn)細小裂紋。敲開樣品，斷裂面粘瓷良好。
3.4 試驗分析
焊料熔化后將加熱功率直接降為零的瓷封件，雖能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，但從測溫記錄看，存在斷電初期降溫速率過快、爐內(nèi)溫度嚴重不均現(xiàn)象，易造成封接處應(yīng)力，對產(chǎn)品質(zhì)量有一定的影響。因此，應(yīng)在高溫區(qū)控制勻速降溫。在較高溫度下，充氮或在較低溫度下充氮對封接件的封接應(yīng)力影響不大，為了縮短工藝時間，提高生產(chǎn)效率，我們選擇在較高的溫度下充氮。
3.5 對其他3 類瓷封件進行方案1 和2 的試驗
A，C，D 類瓷封件熱沖擊試驗后，12 件樣品無炸裂、不漏氣，未發(fā)現(xiàn)細小裂紋，斷裂面粘瓷良好，說明較高溫度充氮能滿足A，C，D 類瓷封件的質(zhì)量要求。但是D 類瓷封件裝配的滅弧室在后工序高壓老煉時中，封處偶爾出現(xiàn)放射狀炸裂現(xiàn)象，經(jīng)過分析其結(jié)構(gòu)特點，由于其熱容量大、降溫速率快、易產(chǎn)生應(yīng)力，因此降低了焊料熔化后的降溫速率，同時將加熱功率降為零的溫度降低了50 ℃，調(diào)整后，生產(chǎn)中再未出現(xiàn)此類炸裂現(xiàn)象。
4 結(jié)束語
以上試驗說明，在封接工藝中，按設(shè)定的充氮溫度對瓷封件的封接應(yīng)力影響較小，主要是控制高溫區(qū)域的降溫速率，使之均勻降溫是減小封接應(yīng)力的有效措施。方案2 的封接應(yīng)力小、工藝時間短，因此，我們按照方案2 確定了真空爐中裝配A，B，C 類瓷件的封接工藝。適當調(diào)整D 類瓷件的封接工藝后，可滿足封接質(zhì)量的要求。經(jīng)過一年多的運行，瓷封件的質(zhì)量穩(wěn)定，一次成品率達到98.5%以上。按照試驗結(jié)果設(shè)置的工藝，瓷封件的封接工藝時間可控制在11 h 以內(nèi)。
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