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可控氣氛
在可伐合金中總存在著各種雜質,其中既有固態(tài)雜質,如碳、錳、硅等等,也含有氣態(tài)雜質,如H2O、CO和CO2。其中由于碳在高溫封接中,會與水氣或氧發(fā)生氧化反應,產生CO2或CO,導致漏氣、漏孔,因此在退火過程中,對可伐零件表面進行脫碳處理就顯得十分必要。另外,可伐零件的表面也或多或少地存在著金屬氧化物,故將金屬氧化物進行還原也是必需的。眾所周知,氫氣是一種還原性氣體,它能還原金屬氧化物,同時當溫度在700℃以上時,它具有一定的脫碳作用,而水蒸汽具有強烈的脫碳作用。因此,一般選擇濕氫作為可伐零件退火的氣氛。在高溫濕氫中,發(fā)生如下化學反應:
上述化學反應是可逆反應,在密閉容器中反應是不能進行到底的,只能達到一個動態(tài)的平衡。對式(2)和(3)來說,水蒸汽是氧化性氣體,而H2是還原性氣體,為了使退火中的[Fe]不被氧化,應控制退火爐中的氣氛為還原氣氛。根據在上述反應中,水蒸汽處于一種比較活躍的位置,所以只要控制了爐中水蒸汽含量,便可控制爐中的氣氛。在生產中通過測量“露點”來間接測量水蒸汽含量。在可控氣氛退火爐中,為防止空氣向爐內擴散,通常爐內氣壓略大于101325 Pa,為方便計算,則假定爐內氣壓為101325 Pa,采用1000℃的退火溫度。,Kp為當反應達到平衡時的平衡常數,A為固體反應物的活度,P為氣體反應物的分壓強。
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可伐合金常見類型:鐵鎳鈷玻璃封接合金
這種合金屬于精密合金,又稱可伐。它是鐵、鎳、鈷的合金,一般含鎳29%,鈷18%,其余是鐵。其膨脹系數由于鈷的加入而降低,與鉬及硬玻璃相近,適合于和硬玻璃作匹配封接。封接時表面生成有氧化鉆的氧化層,而氧化鈷極易溶于玻璃中而形成鼠灰色的封接面。當氧氣不足時,由于氧化層幾乎全部溶入玻璃而使封接面呈金屬本身的銀白色,雖不漏氣,但強度很差。氧化過度時,則因氧化層太厚而呈深灰色甚至黑色,易造成漏氣。
可伐的優(yōu)點是其膨脹系數隨溫度變化的曲線與鉬組玻璃的膨脹曲線幾乎重合,因此與鉬組玻璃封接時,其可靠性更高,這就使封接后的退火工藝較為簡單??煞サ娜秉c是在變形加工時,它的結晶結構易于轉變(奧斯丁體轉變成馬丁體)而使性能變化,如電阻率增加。因此,可伐零件在進行這類加工后,必須進行退火處理。在封接前,可伐零件須在1000℃左右濕氫中的退火,既可應力,還可使表面脫碳,這就使可伐不致在今后封接加熱時,由于表面碳的氧化使封接處出現(xiàn)氣泡而降低了封接處的強度和造成慢性漏氣。另外,因可伐的電阻率高,如用作引線時,若考慮到過熱所引起的炸裂問題,一般要在可伐表面上鍍上一層高導電率的材料,如金、銀、銅.或做成大面積接觸??煞サ某煞直壤苤匾?,否則將影響封接面的應力。
在電真空器件中,鐵鎳鉆封接合金廣泛地用來制造引出環(huán)、引出線和管殼等零件。
可伐合金常見類型:玻璃封接用鉻鐵合金
和玻璃封接用的鉻鐵合金是含鉻28%的鉻鐵合金,又稱做高鉻鋼或28號膨脹合金。合金中由于加入了鉻,使膨脹系數降低,因此可與軟玻璃進行匹配封接。含鉻量高的鉻鐵合金,一般在室溫至熔點溫度的全部范圍內將是鐵氧體的狀態(tài),所以也稱做鐵氧體的鉻鐵合金。這種合金在封接前需在濕氫中加熱到950℃,使表面形成灰綠色的、薄而致密的CrO3及Fe2O3的氧化層,這種氧化層能很好地溶入玻璃并形成草綠色或褐綠色的封接面。這種合金的特點是,由于含鉻量大于28%,因而其相變點特別高。一般顯像管的第二陽極引線帽及彩色顯像管中屏上固定蔭罩框架的錐頭。圓掃描示波管的偏轉電極針等,以及盤形芯柱的管針,均是由高鉻鋼制的。過去當顯像管玻璃錐體的壓制工藝未解決時,曾用高鉻鋼作成金屬錐體,再和玻璃屏進行封接,這在一些老式顯像管中還可看到。然而必須注意,當加熱到800-1200℃以上時,將產生奧斯丁體鐵,這種奧斯丁體的膨脹系數要比鐵氧體的鉻鐵合金大得多,并且在較低溫度時,仍能穩(wěn)定地保存在合金中,在這種情況下,將使膨脹系數改變,因而就會出現(xiàn)膨脹系數特性曲線不正常的危險,而使材料不適合和玻璃封接。因此,鐵氧體的鉻鐵合金無論是在冶煉生產中或是在使用中,對于奧斯丁體的出現(xiàn),必須給予很大的注意。
鉻鐵合金沒有氧化的危險,所產生的綠到鼠灰色的氧化鉻及氧化鐵表面層,是非常牢固地附著在合金絲上,并且在封接過程中還可防止進一步的氧化。
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