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可控氣氛
在可伐合金中總存在著各種雜質(zhì),其中既有固態(tài)雜質(zhì),如碳、錳、硅等等,也含有氣態(tài)雜質(zhì),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(chǎn)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(jù)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(chǎn)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(nèi)擴散,通常爐內(nèi)氣壓略大于101325 Pa,為方便計算,則假定爐內(nèi)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(shù),A為固體反應物的活度,P為氣體反應物的分壓強。
可伐合金又稱定膨脹合金或封接合金。主要類型有鐵鎳、鐵鎳鈷、鐵鎳鉻系合金。
鐵鎳鈷系玻封合金
產(chǎn)品特點:
在-60℃~+450℃溫度范圍內(nèi)有一定的線性膨脹系數(shù),能與硬玻璃進行匹配牢固封接。
產(chǎn)品用途:
適用于發(fā)射管、震蕩管、引燃管、晶體管以及管逢插頭、繼電器外殼等真空元件。
鐵鎳鈷系瓷封合金
產(chǎn)品特點:
在-60℃~+600℃溫度范圍內(nèi)具有與95%Al2O3陶瓷相近的線膨脹系數(shù)。
產(chǎn)品用途:
電真空器件與95% Al2O3陶瓷的封接。
低膨脹合金
產(chǎn)品特點:
在-60℃~100℃溫度范圍內(nèi)具有在低的線性膨脹系數(shù)。
產(chǎn)品用途:
用于制作尺寸穩(wěn)定的各種儀器儀表元件。
封接合金(鐵鎳系玻封合金)
產(chǎn)品特點:
在給定的溫度范圍內(nèi),具有一定的線性膨脹系數(shù)。
產(chǎn)品用途:
用于電真空工業(yè)中和軟玻璃或陶瓷的匹配封接。
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可伐合金作為電子封裝行業(yè)常用金屬外殼材料,為使金屬管殼達到氣密性封接。
可伐外殼在封接前退火的目的在于:
(1)機械加工應力??煞ピ诶浼庸ぐl(fā)生塑性形變時,約有施加能量的10%~15%轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,即所說的內(nèi)應力,從而使可伐材料組織處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)中,在室溫下,這種狀態(tài)能維持相當長的時間而不致發(fā)生明顯的變化。若一旦對它加熱,將發(fā)生一系列的組織和性能變化,使其材料組織趨向一種穩(wěn)定狀態(tài),這種組織和性能的變化,特別是組織結構的變化反映在封接面上,就是高溫封接中對鉬組玻璃的拉應力,可能會導致玻璃產(chǎn)生微小裂紋而漏氣;
(2)加工硬化??煞チ慵诶浼庸ぶ圃斐尚偷倪^程中,由于內(nèi)部的材料組織發(fā)生晶粒拉長、晶粒破碎等缺陷,使晶體缺陷大量增加,位錯密度增大。位錯之間距離越小,彼此間干擾越大,每個位錯線都存在一個應力場,位錯通過各自應力場相互作用,使可伐的硬度、彈性增加,而塑性下降,也就是加工硬化。加工硬化若不,在高溫封接時,位錯之間相互作用的應力場將會因晶體的回復或再結晶而被打破,失去平衡,這也對金屬與玻璃的封接有一定的應力影響;
(3)使材料組織均勻、細化、穩(wěn)定、一致;
(4)金屬表面脫碳。碳作為一種還原物質(zhì),具有強烈還原性,高溫下會奪氧生成C0,因而會在金屬與玻璃的封接面或玻璃中產(chǎn)生氣泡,不僅降低了金屬與玻璃的封接強度,也嚴重地影響了玻璃的性能,這在封接工藝中是絕不允許的;
(5)去除內(nèi)部吸附氣體。
除上述外,在適當?shù)臍夥罩羞M行高溫熱處理,還具有進一步清潔金屬零件的作用。
可伐合金毛細管退火溫度及保溫時間
可伐合金是一種奧氏體組織材料,所以,只能通過晶體的重新形核和長大,即再結晶退火來加工硬化和形變應力。
再結晶溫度是指經(jīng)過大變形量冷加工的金屬,在1 h的保溫時間內(nèi)能夠完全再結晶的溫度。金屬所受變形度越大,所具內(nèi)能越大,則其再結晶溫度就越底。工業(yè)上再結晶退火溫度一般要比再結晶溫度高100~200℃左右,保溫時間為30~60min。可伐的再結晶溫度大約為700~750℃,因此其再結晶退火溫度應為900~950℃。有資料介紹可伐的再結晶退火溫度為930℃左右,若單純只為了加工硬化和形變應力,則以930℃保溫30~60min即可。但在金屬外殼封接工藝中,可伐與玻璃的實際燒結溫度高達到960℃,為了保證在這一溫度下,能得到更純、含雜質(zhì)更少的可伐材料,一般要求退火溫度不應低于燒結溫度:退火溫度=燒結溫度+30~50℃,達到1000±10℃,高于可伐的再結晶退火溫度。為了避免過高的溫度引起材料晶體顆粒的二次再結晶,使晶粒不均勻長大,可以通過縮短保溫時間來控制。總之,退火溫度越高,保溫時間就相應縮短。
當裝爐量大或零件尺寸較大時,應適當延遲保溫時間,此時退火溫度不應太高,防止熱透不均勻,局部晶粒長大。點擊查看拓亞鋼鐵(南充市西充縣分公司)的【產(chǎn)品相冊庫】以及我們的【產(chǎn)品視頻庫】
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