玻璃－金屬的磁脈衝熱壓封接工藝的製作方法

2023-05-27 00:26:16

專利名稱：玻璃－金屬的磁脈衝熱壓封接工藝的製作方法
一種利用磁脈衝對真空管金屬端蓋和玻璃法蘭進行熱壓真空直接封接的工藝屬於玻璃-金屬封接技術領域。
傳統的玻璃-金屬封接一般採用火焰封接方法，把被封接的玻璃和金屬熔封在一起，它要求被封接的玻璃-金屬之間的膨脹係數非常匹配，相互差值小於6％，否則氣密性差，且熔封后的玻璃管需仔細退火，以消除熔封造成的玻璃中的熱應力。這樣不僅使工藝過程複雜而且也加大了能源的消耗，其工藝的重複性也差。授權公告號為CN1028632C，名稱為「玻璃-金屬熱壓封接工藝」的中國發明專利公告了一項利用固態封接方法的熱壓技術來進行真空集熱管的玻璃-金屬間氣密封接的工藝，它採用鉛焊料，封接溫度為鉛焊熔點的0.7-0.9倍；封按時鉛焊料剛剛開始軟化，就通過氣缸迅速向其施加40-150kg/cm2的衝擊壓力，使焊料迅速變形分解，在其尚未來得及氧化時就已在50微秒-2分鐘之間的時間內形成了氣密的封接面，從而實現其熱壓真空直接封接的目的，其缺點是鉛焊料的熔點低，若用於焊接真空管的以鐵一鎳膨脹合金為材質的金屬端蓋和玻璃法蘭時，相應地真空管的真空排氣溫度也隨之降低，從而無法徹底排氣，其玻璃與金屬封接面的漏率僅10-11Torr.L/sec，這對於真空管的金屬端蓋和玻璃法蘭的封接而言，是遠遠不夠的。其次，其加壓時間在50微秒-2分鐘之間，這麼長的加壓時間對於真空集熱管而言，不會影響其氣密性，但對於上述真空管的端面封接而言，就顯得太長了，不可能不影響其氣密性。
本發明的目的在於提供一種利用強磁脈衝對真空管的以鐵一鎳膨脹合金為材質的金屬端蓋1和玻璃法蘭2進行熱壓真空直接封接的金屬-玻璃封接工藝。
本發明的特點在於它採用鋁基焊絲3，封接溫度為鋁焊熔點的0.8-0.9倍，封接時利用強磁脈衝對鋁基焊絲3進行加壓熱封，其脈衝作用時間為5ms-40ms，線圈脈衝電流為30-200安倍，加壓時採用玻璃法蘭2直接支承受力的方式，法蘭2的形狀採用平面法蘭。在封接時，強磁脈衝對位於金屬端蓋1和玻璃法蘭2之間的鋁基焊絲3有一個瞬間衝力，同時，在電磁場作用下，鋁基焊絲3瞬間由予熱溫度加熱到接近其熔點，其大部份脈衝能量使鋁基焊絲3在金屬端蓋1與玻璃法蘭2之間發生塑性變形，使金屬端蓋1、鋁基焊絲3及玻璃法蘭2之間的表面分子或原子相互擴散、滲透，在5ms-40ms內完成封接任務。由此可知，鋁基焊絲3是在金屬裸體無氧化條件下衝壓變形的，不會有氣體溢出，沒有氣孔，故它們之間結合良好從而保證了封接面的氣密性。
實驗證明本發明達到了予期的設計目的。
為了在下面結合實施例對本發明作進一步描述，現把本申請文件所使用的附圖名稱和編號簡介如下

圖1強磁脈衝熱壓真空直接封接裝置示意圖。
實施例實施例1，請見圖1，1是真空管的鐵一鎳合金金屬端蓋，其厚度與端蓋直徑有關，本例中為0.6mm；2是玻璃法蘭，將Φ70玻璃管的一端熔化而成，要求表面光滑，無氣泡，平整、清潔無油，厚度為10mm；3是位於上述二者之間的鋁基焊絲，其熔點一般在400℃-500℃之間，本發明所採用的鋁基焊絲3的熔點為450℃，其直徑為玻璃法蘭2的內、外徑的平均值，一般由壓機用模具擠壓成直徑為Φ1.0-Φ2.0mm的焊絲，本發明的實施例中鋁基焊絲3的直徑為1.0mm，它與金屬端蓋1的接觸面要平整，無毛刺和劃痕，要清洗乾淨且無油，製成環狀，放在金屬端蓋1和玻璃法蘭2之間。4是按裝在金屬端蓋1上方的能通瞬間大電流的線圈4，它與金屬端蓋1之間緊壓連接。5是其電流脈衝輸入端，在玻璃法蘭2下套一個磁環6。於是，在線圈4通電後，即可產生一個強磁脈衝，其作用時間及衝力的大小都可用一個計算機予以精確控制，在熱壓封接前，先要把金屬端蓋1、玻璃法蘭2和鋁基焊絲3予熱到360℃。然後在計算機控制下輸入幅度為80安倍的方波電流脈衝，作用時間即衝壓時間為30ms，便可得到一個封接性能良好的金屬與玻璃封接的真空管，經測試，其漏氣速率僅10-11mbar.L/sec的數量級，完全可以滿足設計要求。
實施例2，將Φ100玻璃管的一端熔化成厚度為15毫米左右的法蘭2及一個相應的金屬端蓋1，將它們都清洗去油後，裝在一個強磁脈衝裝置上，其玻璃法蘭2與金屬端蓋1之間裝上一個環形的鋁基合金焊絲3，用電爐加熱將它們預熱到400℃後，用計算機程控通入線圈200安倍電流，產生強磁脈衝，使衝壓時間為5mg，即得到金屬與玻璃封接良好的真空管。
實施例3,Φ57玻璃管的一端熔化成厚度為9毫米左右的法蘭2及一個相應的金屬端蓋1，將它們清洗去油後，裝在一個強磁脈衝裝置上，其玻璃法蘭2與金屬端蓋1之間放置一個環形的鋁基合金焊絲3，用電爐加熱，將它們預熱到405℃左右，然後用計算機程控通入線圈30安倍電流產生一個強磁脈衝，使衝壓時間為40ms，即得到金屬與玻璃封接良好的真空管。
本發明具有對金屬、玻璃兩者的膨脹係數匹配要求不嚴、封接後無需再對其進行退火處理，可以適當提高真空管的真空排氣溫度以使排氣更為徹底，封接工藝的重複性和可控性好，操作簡便以及氣密性好等優點。
權利要求
1.一種玻璃-金屬的磁脈衝熱壓封接工藝，其特徵在於(1)．採用鋁基焊絲(3)，封接溫度為鋁基焊絲熔點的0.8-0.9倍；(2)．鋁基焊絲(3)的直徑為Φ1.0-Φ2.0毫米；(3)．封接時對鋁基焊絲(3)進行強磁脈衝加壓熱封，其電流脈衝作用時間為5ms-40ms，線圈脈衝電流為30-200安倍。
全文摘要
一種玻璃－金屬的磁脈衝熱壓封接工藝屬於固態焊接的熱壓封接技術領域,其特徵在於:在封接溫度為鋁基焊絲熔點的0.8—0.9倍條件下,對鋁基焊絲進行強磁脈衝加壓熱封,其電流脈衝的強度為30—200安培,作用時間為5ms—40ms,其加壓採用玻璃法蘭直接支承受力的方式,法蘭的形狀採用平面法蘭。它具有氣密性好、對金屬與玻璃兩者膨脹係數的匹配要求不嚴、封接後既無需作退火處理又可提高真空管排氣溫度以及封接工藝的重複性和可控性好、操作簡便等優點。
文檔編號C03C27/08GK1223978SQ9810116
公開日1999年7月28日 申請日期1998年4月8日 優先權日1998年4月8日
發明者張入通 申請人:張入通