CN1078569C - 玻璃－－金属的磁脉冲热压封接工艺 - Google Patents

Abstract

一种玻璃金属的磁脉冲热压封接工艺属于固态焊接的热压封接技术领域，其特征在于：在封接温度为铝基焊丝熔点的0.8-0.9倍条件下；对铝基焊丝进行强磁脉冲加压热封；其电流脉冲的强度为30-200安培，作用时间为5mg-40mg，其加压采用玻璃法兰直接支承受力的方式；法兰的形状采用平面法兰。它具有气密性好、对金属与玻璃两者膨胀系数的匹配要求不严、封接后既无需作退火处理又可提高真空管排气温度以及封接工艺的重复性和可控性好、操作简便等优点。

Description

玻璃——金属的磁脉冲热压封接工艺

一种利用磁脉冲对真空管金属端盖和玻璃法兰进行热压真空直接封接的工艺属于玻璃——金属封接技术领域。

传统的玻璃——金属封接一般采用火焰封接方法，把被封接的玻璃和金属熔封在一起，它要求被封接的玻璃——金属之间的膨胀系数非常匹配，相互差值小于6％，否则气密性差，且熔封后的玻璃管需仔细退火，以消除熔封造成的玻璃中的热应力。这样不仅使工艺过程复杂而且也加大了能源的消耗，其工艺的重复性也差。授权公告号为CN1028632C，名称为“玻璃—金属热压封接工艺”的中国发明专利公告了一项利用固态封接方法的热压技术来进行真空集热管的玻璃——金属间气密封接的工艺，它采用铅焊料，封接温度为铅焊熔点的0.7-0.9倍；封接时铅焊料刚刚开始软化，就通过气缸迅速向其施加40-150kg/cm²的冲击压力，使焊料迅速变形分解，在其尚未来得及氧化时就已在50微秒-2分钟之间的时间内形成了气密的封接面，从而实现其热压真空直接封接的目的，其缺点是：铅焊料的熔点低，若用于焊接真空管的以铁—镍膨胀合金为材质的金属端盖和玻璃法兰时，相应地真空管的真空排气温度也随之降低，从而无法彻底排气，其玻璃与金属封接面的漏率仅10^-11Torr.L/sec，这对于真空管的金属端盖和玻璃法兰的封接而言，是远远不够的。其次，其加压时间在50微秒-2分钟之间，这么长的加压时间对于真空集热管而言，不会影响其气密性，但对于上述真空管的端面封接而言，就显得太长了，不可能不影响其气密性。

本发明的目的在于提供一种利用强磁脉冲对真空管的以铁—镍膨胀合金为材质的金属端盖1和玻璃法兰2进行热压真空直接封接的金属——玻璃封接工艺。

本发明的特点在于：它采用铝基焊丝3，封接温度为铝焊熔点的0.8-0.9倍，封接时利用强磁脉冲对铝基焊丝3进行加压热封，其脉冲作用时间为5ms-40ms，线圈脉冲电流为30-200安倍，加压时采用玻璃法兰2直接支承受力的方式，法兰2的形状采用平面法兰。在封接时，强磁脉冲对位于金属端盖1和玻璃法兰2之间的铝基焊丝3有一个瞬间冲力，同时，在电磁场作用下，铝基焊丝3瞬间由予热温度加热到接近其熔点，其大部份脉冲能量使铝基焊丝3在金属端盖1与玻璃法兰2之间发生塑性变形，使金属端盖1、铝基焊丝3及玻璃法兰2之间的表面分子或原子相互扩散、渗透，在5ms-40ms内完成封接任务。由此可知，铝基焊丝3是在金属裸体无氧化条件下冲压变形的，不会有气体溢出，没有气孔，故它们之间结合良好从而保证了封接面的气密性。

实验证明：本发明达到了予期的设计目的。

为了在下面结合实施例对本发明作进一步描述，现把本申请文件所使用的附图名称和编号简介如下：

图1强磁脉冲热压真空直接封接装置示意图。

实施例：

实施例1，请见图1，1是真空管的铁一镍合金金属端盖，其厚度与端盖直径有关，本例中为0.6mm；2是玻璃法兰，将Φ70玻璃管的一端熔化而成，要求表面光滑，无气泡，平整、清洁无油，厚度为10mm；3是位于上述二者之间的铝基焊丝，其熔点一般在400℃-500℃之间，本发明所采用的铝基焊丝3的熔点为450℃，其直径为玻璃法兰2的内、外径的平均值，一般由压机用模具挤压成直径为Φ1.0-Φ2.0mm的焊丝，本发明的实施例中铝基焊丝3的直径为1.0mm，它与金属端盖1的接触面要平整，无毛刺和划痕，要清洗干净且无油，制成环状，放在金属端盖1和玻璃法兰2之间。4是按装在金属端盖1上方的能通瞬间大电流的线圈4，它与金属端盖1之间紧压连接。5是其电流脉冲输入端，在玻璃法兰2下套一个磁环6。于是，在线圈4通电后，即可产生一个强磁脉冲，其作用时间及冲力的大小都可用一个计算机予以精确控制，在热压封接前，先要把金属端盖1、玻璃法兰2和铝基焊丝3予热到360℃。然后在计算机控制下输入幅度为80安倍的方波电流脉冲，作用时间即冲压时间为30ms，便可得到一个封接性能良好的金属与玻璃封接的真空管，经测试，其漏气速率仅10^-11mbar.L/sec的数量级，完全可以满足设计要求。

实施例2，将Φ100玻璃管的一端熔化成厚度为15毫米左右的法兰2及一个相应的金属端盖1，将它们都清洗去油后，装在一个强磁脉冲装置上，其玻璃法兰2与金属端盖1之间装上一个环形的铝基合金焊丝3，用电炉加热将它们预热到400℃后，用计算机程控通入线圈200安倍电流，产生强磁脉冲，使冲压时间为5ms，即得到金属与玻璃封接良好的真空管。

实施例3，Φ57玻璃管的一端熔化成厚度为9毫米左右的法兰2及一个相应的金属端盖1，将它们清洗去油后，装在一个强磁脉冲装置上，其玻璃法兰2与金属端盖1之间放置一个环形的铝基合金焊丝3，用电炉加热，将它们预热到405℃左右，然后用计算机程控通入线圈30安倍电流产生一个强磁脉冲，使冲压时间为40ms，即得到金属与玻璃封接良好的真空管。

本发明具有对金属、玻璃两者的膨胀系数匹配要求不严、封接后无需再对其进行退火处理，可以适当提高真空管的真空排气温度以使排气更为彻底，封接工艺的重复性和可控性好，操作简便以及气密性好等优点。

Claims (1)

1、一种玻璃——金属的磁脉冲热压封接工艺，其特征在于：

(1).采用铝基焊丝(3)，封接温度为铝基焊丝熔点的0.8-0.9倍；

(2).铝基焊丝(3)的直径为Φ1.0-Φ2.0毫米；

(3).封接时对铝基焊丝(3)进行强磁脉冲加压热封，其电流脉冲作用时间为5ms-40ms，线圈脉冲电流为30-200安倍。