玻璃－金屬的鋁絲熱壓封接工藝的製作方法

2023-07-20 06:45:11 2

專利名稱：玻璃－金屬的鋁絲熱壓封接工藝的製作方法
一種玻璃-金屬的鋁絲熱壓封接工藝屬於固相焊接的熱壓封接技術領域。
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，從而不僅使工藝過程複雜而且也加大了能耗，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，它採用鉛絲，封接溫度為鉛焊熔點的0.7～0.9倍；先預熱以使封接時鉛絲剛剛開始軟化，就通過氣缸迅速向其施加40～150kg/cm2的衝擊壓力，使其迅速變形分解，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裝的目的，其缺點是鉛焊料的熔點低，若用於真空集熱管的以鐵、鎳膨脹合金為材質的金屬端蓋和玻璃法蘭封接時，相應地真空集熱管的真空排氣溫度也隨之降低，從而無法徹底排氣，這對於真空集熱管的金屬端蓋和玻璃法蘭的封接而言，是遠遠不夠的，從而不得不把其真空除氣溫度降低到鉛熔點以下，使得對金屬吸熱片及其他金屬元件的真空除氣不徹底，使真空集熱管在使用過程中放氣速率增加，影響它的使用壽命。本專利申請人在1998.4.8提出的申請號為98101161.6，名為「玻璃-金屬的磁脈衝熱壓封接工藝」的中國發明專利提出可以用電脈衝作為熱壓衝力，其優點是設備簡單，操作方便，但需要的電功率較大，使成本增加。
本發明的目的在於提供一種成本低廉、氣密性又好的玻璃-金屬的鋁絲熱壓封接工藝。
本發明的特徵在於(1)玻璃-金屬間的封接材料為直徑在(φ1.0～φ2.5)mm之間的鋁絲；(2)把壓縮空氣充入氣缸使其向金屬迅速充壓來實現熱壓封接，其封接溫度為鋁熔點的0.6～0.9倍。
使用證明它達到了預期目的。
為了在下面結合實施例對本發明作詳細描繪，現把本申請文件所使用的附圖名稱及編號簡介如下

圖1玻璃-金屬端蓋間鋁絲熱壓封接裝置的示意圖。
實施例
在圖1中，1是鐵-鎳合金金屬端蓋，2是鋁絲，3是玻璃法蘭，壓縮空氣的壓強為3-8kg/cm2，作用時間為(20±1)微秒。
實施例1金屬端蓋1的厚度為0.6毫米，玻璃法蘭8由直徑57毫米玻璃管的一端熔化而成，其厚度為10毫米，要求表面光滑、無氣泡、清潔無油，位於玻璃端蓋1和玻璃法蘭3之間的鋁絲2呈環狀，直徑為1.0毫米，它與金屬端蓋1的接觸面要平整無毛刺和無劃痕，清洗乾淨且無油。在熱壓封接前，金屬端蓋1、環狀鋁絲2、玻璃法蘭3用電爐把它們預熱到400℃後，把壓縮空氣充入氣缸，對金屬端蓋1的表面施加衝壓力，使鋁絲2上產生2.000kg/cm2壓強，瞬間鋁絲快速變形，實現氣密封接。其真空集熱管的漏氣速率小於10-10mbar.L/sec數量級，滿足真空度要求。
實施例2，玻璃法蘭3由直徑為70mm玻璃管一端熔化而成，其厚度為12mm，環狀鋁絲2的直徑為1.5mm，金屬端蓋1的厚度為0.8mm，預熱溫度為580℃，在鋁絲2上產生的壓強為500kg/cm2，其餘同上。測定真空集熱管漏氣速率為10-11mbar.L/sec數量級，滿足真空度要求。
實施例3把直徑為100mm玻璃管的一端熔化成厚度為14mm左右的玻璃法蘭3，金屬端蓋1的厚度為1mm，環狀鋁絲2的直徑為2.5mm，預熱溫度為450℃，在鋁絲2上產生的壓強為1000kg/cm2，其餘同上。測定真空集熱管的漏氣速率小於10-10mbar,L/sec，數量級，密封性能滿足要求。
這是因為本發明採用鋁絲2為熱壓封接焊料，直徑為1.0～2.5mm，封接溫度為鋁熔點的0.6～0.9倍，加熱後由壓強為3～8kg/cm2的壓縮空氣通過氣缸向金屬衝壓，在20微秒的衝壓時間內，其衝力作用在鋁絲2上的壓強為500-2000kg/cm2。由於加壓時採用平面玻璃法蘭3直接支承受力方式，熱壓封接時氣缸對金屬端蓋1與玻璃法蘭3之間的鋁絲2有一個瞬間衝力，鋁絲2在加熱狀態下，其大部分衝壓能量使鋁絲2產生塑性變形，同時使金屬端蓋1、鋁絲2及玻璃法蘭3之間的表面分子、原子相互擴散、滲透，在20微秒內實現真空封接。鋁絲2在瞬間變形，使鋁金屬裸體在無氧化條件下衝壓變形，相互之間粘接，形成金屬端蓋1和玻璃法蘭3之間具有一定結合力的封接表面，達到真空封接目的。
它和以鉛絲作封接焊料的玻璃-金屬熱壓封接工藝相比有以下優點1．真空集熱管可在較高溫度下真空除氣，使玻璃、金屬元件除氣較徹底，從而使真空集熱管在使用過程中的放氣速率降低，延長了使用壽命，降低了成本，其原因就在於鋁的熔點比鉛要高。
2．提高了玻璃法蘭3和鋁絲2之間的粘合強度，在鋁絲2被衝壓成形後，鋁絲2已無法從玻璃法蘭3的表面撕下，若用鉛絲則一撕就掉，其理由在於鋁絲的熱壓封接溫度相對較高。
a．鋁絲2與金屬端蓋1之間的粘合力也比用鉛絲封接要牢得多，這是由於鋁、鎳的晶體結構都為面心晶體，其加熱溫度相對較高，它們之間的原子相互擴散、互溶的活力比鉛絲要大得多之故。
本工藝不僅適合於真空集熱管的真空封接，也同樣適用於化工、輕工及其他行業上的同類真空容器的封接。
權利要求
1．一種玻璃-金屬的鋁絲熱壓封接工藝，它是一種先預熱再用壓縮空氣使氣缸迅速向金屬衝壓以使位於金屬和玻璃之間的金屬絲在極短的時間內形成氣密的封接面的熱壓封接方法，其特徵在於(1)．玻璃和金屬之間的封接材料為直徑在(φ1.0～φ2.5)mm之間的鋁絲；(2)．封接溫度為鋁熔點(660℃)的0.6～0.9倍。
2．根據權利要求1所述的玻璃-金屬的鋁絲熱壓封接工藝，其特徵在於所述的壓縮空氣的壓強為3～8kg/cm2，作用時間(20±1.0)ms。
全文摘要
一種玻璃—金屬的鋁絲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:玻璃—金屬間的封接材料為直徑在(Φ1.0—Φ2.5)mm之間的鋁絲,其封接溫度為鋁熔點的0.6～0.9倍,是用把壓縮空氣充入氣缸使其向金屬迅速充壓來實現熱壓封接的,與以鉛為封接材料的熱壓封接工藝相比,它具有真空除氣徹底、粘合強度高等優點。
文檔編號C03C27/00GK1226524SQ98125249
公開日1999年8月25日 申請日期1998年12月17日 優先權日1998年12月17日
發明者張入通 申請人:張入通