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高压直流接触器陶瓷封接技术的方法浅谈

作者:超级管理员 来源:本站 发布日期: 2022-05-16 09:20:45

完全密封——防止电弧暴露,触点处于密封环境,接触电阻低且稳定,可在恶劣环境下工作。高压直流接触器触点内部防护等级可达IP67。

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陶瓷与金属的密封,又称焊接(包括陶瓷与陶瓷的焊接),在现代工业技术的应用中具有重要意义。近年来,随着陶瓷材料的大规模研发,陶瓷与陶瓷或陶瓷与金属的连接技术越来越受到关注。陶瓷与金属的有效连接可以进一步扩大陶瓷的应用范围,如电视机显像管金属引线的密封、电子元器件的封装、飞机和导弹关键部件的连接等,都属于陶瓷金属密封的范围。

陶瓷密封方式

1粘合剂粘合

该粘接具有固化速度快、工作温度范围宽、抗老化性能好等特点。用于飞机、导弹的紧急维修、辅助部件连接、涡轮机、压缩机转子的维修。现在键合技术已在国内外得到广泛应用。一般来说,陶瓷和金属是通过胶粘剂连接的,界面力是物理力和化学键。化学键合获得的界面强度低于其他工艺获得的界面强度。据文献+#报道,使用有机胶的接头强度小于150MPa,使用无机胶的接头强度小于10MPa,允许温度有限制(一般低于200度) );但粘接技术用于修复,周期短,工艺简单,修复效率高,成型性能好,因此在电力工程和航空工业的静载荷和超低静载荷方面得到了广泛的应用。

2激光焊接

使用能量密度非常高的激光来密封陶瓷称为激光焊接。陶瓷激光焊接装置主要由二氧化碳激光器、反射镜、聚光镜、预热炉等组成。二氧化碳激光器发出的激光束通过镜子和聚光镜聚焦在样品表面。预热炉用于对样品进行预热,避免激光照射局部突然加热造成裂纹。预热温度和焊接速度对焊接质量有很大影响。

陶瓷产品的激光焊接首先要考虑如何避免因加热、冷却速度和温度梯度引起的热裂纹。解决方案包括预热陶瓷工件、使用双激光枪和调整激光束。使用双光束激光进行陶瓷焊接的原理如图所示。这种方法的优点是可以在几秒钟内获得可控的温度场,并且可以在自由条件下进行加工,无需特殊处理。

对激光焊接莫来石试样进行100次热疲劳试验后,焊接试样的抗弯强度没有明显下降。目前,二氧化碳激光装置已用于焊接氧化铝瓷、莫来石瓷、镁橄榄石瓷等新型陶瓷。

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3 烧结金属粉末法

烧结金属粉末法是在高温还原气氛中将瓷件表面的金属粉末烧结成金属膜。这种方法多用于陶瓷A金属的密封和电子元件的连接。

采用这种封接工艺应遵循以下两个原则:(1)金属件的熔点应高于金属化温度200度以上,焊料与金属件的成分不应再为与金属化中的金属相同。形成合金; (B)金属部分和陶瓷部分的膨胀系数应尽可能接近。

4 活性金属焊接法

陶瓷C金属的连接多为钎焊。利用陶瓷C金属基材之间的钎料金属在高温下熔化,其中的活性成分与陶瓷发生化学反应,形成稳定的反应梯度层,从而将两种材料粘合在一起。陶瓷与金属之间的钎焊比金属之间的钎焊连接要复杂得多,因为陶瓷材料从根本上很难被钎料润湿,而且大多数钎料往往只在接头上形成球,这很难达到。很少或没有发生润湿。通常有两种方法可以提高陶瓷C金属的润湿性:(1)在焊料中加入表面活性元素。 Si、Mg和Ti等可以使其润湿性显着提高。 Ti、Zr、Hf、Pb等过渡族或稀有金属元素具有很强的化学元素活性。硅酸盐具有亲和力,可与Cu、Ni、Ag、Au等配合使用,制成陶瓷C金属焊接活性焊料。活性焊料可以在两个界面产生机械或化学键合; (B)可以提高润湿过程中的温度,可以采用涂层技术。

陶瓷C金属钎焊的另一个基本问题是两者的热膨胀系数相差很大,会在界面处产生残余应力,在使用过程中可能会导致接头开裂。在金属和陶瓷之间插入缓冲层的方法有效地降低了残余应力,提高了接头强度。

5 玻璃焊锡封接方式

玻璃焊锡封接法实际上是氧化物焊锡法。玻璃焊锡适用于陶瓷和各种金属合金的密封,特别适用于对强度和气密性有要求的地方。目前多用于高压钠灯Nb管针和Al2O3透明瓷管的密封。

6 固相压力扩散焊

固相压力扩散焊又称固相密封法,是指与陶瓷接触的固相被加热加压,扩大接触面积,使各组分扩散,直至体积扩散完成。键合,多用于碳化物、氮化物等非氧化物陶瓷的连接。除了温度、压力和时间外,密封前的表面状态和连接气氛对接头质量有很大影响。影响。通常,在氧化气氛中密封会因金属表面形成氧化膜而阻碍密封。该方法的特点是:扩散焊方法焊接的接头质量稳定,焊缝无熔焊缺陷,无过热结构热影响区,可焊接大截面接头、可一次焊接多个接头等,固相扩散焊接可以满足高温应用的要求,但工艺复杂,对连接面和连接设备的加工要求是高的。

除了这些方法外,还有釉封法、陶瓷瞬态液体结合法(简称PTLP)、自蔓延高温合成(SHS)焊接等方法。釉封法是将硅酸盐玻璃物质在空气中烧结在陶瓷上,然后在还原气氛中与金属焊接,但接缝釉层严重开裂; SHS焊接利用SHS反应释放的热量作为高温热源,利用SHS反应产物作为焊料,使陶瓷与金属之间形成牢固的连接; PTLP是为了解决陶瓷活性钎焊和固相扩散连接中存在的问题。该技术是在连接陶瓷的基础上提出的。由于活性钎焊和固相扩散结合两者的优点,许多研究人员在这方面进行了研究,研究也越来越深入。


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