CN103159414A - 一种高硼硅玻璃管与铜封接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种高硼硅玻璃管与铜封接方法，首先将铜封接件和高硼玻璃管清洗后，对铜封接件预热后套入高硼玻璃管，将高硼玻璃管加热熔融后夹断，并向内翻折，实现玻璃和铜封接件的封接。本发明实现了低膨胀系数的高硼硅玻璃与铜之间的牢固封接，采用高温熔化封接，提高了封接处的耐温性，封接材料均为常规材料，降低了封接成本，同时封接工艺较压封技术简单，降低了劳动强度，便于自动化生产。

Description

一种高硼硅玻璃管与铜封接方法

技术领域

本发明属于太阳能行业玻璃与金属封接技术领域，特别涉及一种高硼硅玻璃与铜的封接结构及方法。

背景技术

高硼硅玻璃与金属封接技术目前已经初步应用于太阳能领域。

传统太阳能行业玻璃与金属封接一般采用可伐与玻璃压封技术，在较低温度下，将玻璃与金属之间通过一种铅基焊料或铝基焊料进行固态封接，即在焊接材料保持在固态的情况下通过压力使其封接在一起。该方法封接温度低，封接温度在玻璃应变点以下，使用温度受到限制，耐冷热冲击性能差，由于不能进行高温排气处理，致使产品真空性能差。该技术封接金属采用铁镍钴合金，价格较高，封接处耐候性差，使用寿命短，且市场反馈信息显示该技术失效率较高。

玻璃与铜封接技术在电真空行业已有应用，该行业所用玻璃基本为高膨胀系数玻璃，膨胀系数在4~11，玻璃成型温度在1000℃左右，无氧铜的熔点为1083℃，所以电真空玻璃与铜封接时有较大的温差可以利用，封接工艺已较为成熟。高硼硅玻璃的膨胀系数为3.3，成型温度为1200℃左右，温度较铜熔点高，所以按照电真空行业的封接结构与封接工艺无法实现高硼硅玻璃与铜的封接。本发明是经过长期的试验积累，并结合当前工业的加工水平，设计出的一种最经济、最简便且可靠性高的封接方法，实现太阳能用高硼硅玻璃与铜的可靠封接。

发明内容

本发明目的是利用熔封技术，将高硼硅玻璃与铜进行连接，得到一种稳定可靠的封接结构，替代行业内落后的压封技术，扩展玻璃与金属封接技术的应用范围。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种高硼硅玻璃管与铜封接方法，包括下述步骤：

（1）        将铜封接件进行清洗处理，去掉表面的油污、氧化物杂质，然后对铜封接件进行高温热处理，温度设置在600℃—650℃，保温时间2—5min；热处理可有效去除应力，同时起到排气的效果；

（2）        将高硼硅玻璃管进行超声波清洗，去除表面脏物；

（3）        将直径略大于铜封接件外径的高硼硅玻璃管固定到可以转动的机器夹头上，将铜封接件固定在机器的另一转动夹头上，两边的夹头同心同步转动；

（4）        将火焰移动至铜封接件处对其进行加热，当铜封接件的刀口处颜色为白亮色时，即停止对其加热，同时移动夹持高硼硅玻璃管的夹头，将高硼硅玻璃管套在铜封接件的刀口外围，利用火焰对套在铜封接件外围的高硼硅玻璃管进行加热，在对高硼硅玻璃加热的同时也能保证铜封接件具有良好的封接温度，同时利用高硼硅玻璃与铜封接件的空间位置关系产生的温度梯度保证高硼硅玻璃在达到成型温度的同时而铜封接件不至于温度过高而熔化，当高硼硅玻璃管管口处熔化后利用不粘玻璃的石墨工具将玻璃压到铜封接件上，压制的过程是从铜封接件方向至玻璃管方向，避免压制过程中产生气泡； 

（5）        将火焰移动至距离铜封接件刀口边缘5mm处，将火焰对高硼硅玻璃管进行加热，当高硼硅玻璃管软化后，将夹持高硼硅玻璃管的夹头移走，高硼硅玻璃管即被拉断；

（6）        移动火焰集中加热留在铜封接件刀口边缘的高硼硅玻璃，当高硼硅玻璃熔化后，利用石墨工具将高硼硅玻璃翻动至铜封接件内部，并压实，完成封接。

先熔制外玻珠后熔制内玻珠，因铜封接件无法承受火焰直接加热玻璃管时所产生的高温，所以必须先熔制外玻珠，使得铜封接件表面有一层高硼硅玻璃作为保温层，这样在加工内玻珠的时候火焰温度不会直接传到刀口上边，不至于温度过高而熔化。

其进一步特征在于：所述铜封接件材质为高纯无氧铜，其中O≤0.003%，P≤0.0005%，As≤0.002%；铜封接件边缘厚度在0.04mm—0.06mm，刀口的斜度为2°-3°30′。

进一步的：所述高硼硅玻璃熔化后封接在铜封接件上的内玻珠长度略大于外玻珠长度，长度差在1—3mm之间。过长则由于铜封接件厚度过厚无法缓解玻璃与金属封接的应力差而炸裂，引起封接失效；过短则可能达不到良好的封接效果。

本发明实现了低膨胀系数的高硼硅玻璃与铜之间的牢固封接，采用高温熔化封接，提高了封接处的耐温性，封接材料均为常规材料，降低了封接成本，同时封接工艺较压封技术简单，降低了劳动强度，便于自动化生产。

附图说明

图 1 为本发明铜封接件和高硼硅玻璃管封接后的示意图。

图 2-7 为本发明方法的具体步骤示意图。

图 8 为铜封接件和高硼硅玻璃管封接后刀口放大示意图。

图 9 为一种铜与玻璃管封接后的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示铜封接件1直径D为25mm，L为15mm，如图3所示高硼硅玻璃管2壁厚1.5mm，内径28mm。所述铜封接件1材质为高纯无氧铜，其中O≤0.003%，P≤0.0005%，As≤0.002%；铜封接件1边缘厚度在0.04mm—0.06mm，刀口的斜度为2°-3°30′。

高硼硅玻璃管2与铜封接件1封接的方法，包括下述步骤：

a）将铜封接件1进行清洗处理，去掉表面的油污、氧化物等杂质，然后对铜封接件1进行高温热处理，温度设置在600℃—650℃，保温时间2—5min，热处理可有效去除应力，同时起到排气的效果。

b）将高硼硅玻璃管2进行超声波清洗，去除表面脏物。

c）将高硼硅玻璃管2固定到可以转动的机器夹头上，将铜封接件1固定在机器的另一转动夹头上，两边的夹头同心同步转动。

d）如图2所示，将火焰8移动至铜封接件1处对其进行加热，当铜封接件1的刀口处颜色为白亮色时，即停止对其加热；如图3、4所示，同时移动夹持高硼硅玻璃管2的夹头，将高硼硅玻璃管2套在铜封接件1的刀口外围，高硼硅玻璃管2管口距离刀口边缘距离为3-4mm，利用火焰8对套在铜封接件1外围的高硼硅玻璃管2进行加热，当高硼硅玻璃管2管口处熔化后利用不粘玻璃的石墨工具将玻璃压到铜封接件1上，压制的过程是从铜封接件方向至玻璃管方向，避免压制过程中产生气泡，如图5所示。

e）如图6所示，将火焰移动至距离铜封接件1刀口边缘5mm处，将火焰8对高硼硅玻璃管2进行加热，当高硼硅玻璃管2软化后，将夹持高硼硅玻璃管2的夹头移走，高硼硅玻璃管2即被拉断。

f）如图7所示，移动火焰8集中加热留在铜封接件1刀口边缘的高硼硅玻璃，当高硼硅玻璃熔化后，利用石墨工具将高硼硅玻璃翻动至铜封接件内部，并压实，完成封接工作。

完成封接的铜封接件如图1、8所示，铜封接件上1的内玻珠5长度l2略大于外玻珠4长度l1。

图9为一种铜与玻璃管封接后的结构示意图。

Claims (3)

1.一种高硼硅玻璃管与铜封接方法，包括下述步骤：

（1）将铜封接件进行清洗处理，去掉表面的油污、氧化物杂质，然后对铜封接件进行高温热处理，温度设置在600℃—650℃，保温时间2—5min；

（2）将高硼硅玻璃管进行超声波清洗，去除表面脏物；

（3）将直径略大于铜封接件外径的高硼硅玻璃管固定到可以转动的机器夹头上，将铜封接件固定在机器的另一转动夹头上，两边的夹头同心同步转动；

（4）将火焰移动至铜封接件处对其进行加热，当铜封接件的刀口处颜色为白亮色时，即停止对其加热，同时移动夹持高硼硅玻璃管的夹头，将高硼硅玻璃管套在铜封接件的刀口外围，利用火焰对套在铜封接件外围的高硼硅玻璃管进行加热，当高硼硅玻璃管管口处熔化后利用不粘玻璃的石墨工具将玻璃压到铜封接件上，压制的过程是从铜封接件方向至玻璃管方向，避免压制过程中产生气泡；

（5）将火焰移动至距离铜封接件刀口边缘5mm处，将火焰对高硼硅玻璃管进行加热，当高硼硅玻璃管软化后，将夹持高硼硅玻璃管的夹头移走，高硼硅玻璃管即被拉断；

（6）移动火焰集中加热留在铜封接件刀口边缘的高硼硅玻璃，当高硼硅玻璃熔化后，利用石墨工具将高硼硅玻璃翻动至铜封接件内部，并压实，完成封接。

2.根据权利要求1所述的高硼硅玻璃管与铜封接方法，其特征在于：所述铜封接件材质为高纯无氧铜，其中O≤0.003%，P≤0.0005%，As≤0.002%；铜封接件边缘厚度在0.04mm—0.06mm，刀口的斜度为2°-3°30′。

3.根据权利要求1或2所述的高硼硅玻璃管与铜封接方法，其特征在于：所述高硼硅玻璃熔化后封接在铜封接件上的内玻珠长度略大于外玻珠长度，长度差在1—3mm之间。

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