CN110369904A - 一种激光管帽的烧结方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光管帽的烧结方法，激光管帽包括金属壳、玻璃和焊料；金属壳为帽装，金属壳的顶部开设有孔洞，玻璃镶嵌于孔洞内，玻璃为球状，焊料填充于玻璃和金属壳之间的间隙内，焊料包括玻璃粉和载体溶剂，焊料初始状态为流态；激光管帽的烧结方法包括如下步骤：在高温烧结机中，将焊料涂覆于金属壳和玻璃的间隙，先进行低温烘烤定型，再进行高温烧结。本发明的激光管帽的烧结方法温度易于控制、温度敏感性低；焊料外形易于控住，烧结后产品能保持均匀流线体；封接良率高；批量性高。

Description

一种激光管帽的烧结方法
技术领域
本发明涉及光学通讯领域，特别涉及一种激光管帽的烧结方法。
背景技术
管帽又称为堵头、盖头等，它是焊接在管端或装在管端外螺纹上以盖堵管子的管件，用来封闭管路。封头和管帽类似，二者看上去极其相似，但是管帽和封头的区别却很大，两者的区别主要在于内径大小和使用范围上，管帽只是管道的堵头，DN超过300就要用封头代替，如果承压，要进行强度校核；管帽的尺寸比较小，可以进行锻造；封头的尺寸比较大，一般用钢板压制，管帽一般用于管子的端部，封头用于容器设备的上下部位或者左右端部，封头是压力锅炉配件的一种，一般都是在压力容器的两端使用。
许多光学数据通信的应用必须以极高的精度传输或接收信号，以达到高精度的信号传输或接收需要，就必须牵涉到最佳的光效，但是模塑管帽的光学性能有时却无法满足这一需求。激光管帽由具有特殊光学性能的现成玻璃体构成，并且使用专门的焊料玻璃将其永久性地焊接至金属框，通过这种方法，还可将具有各种不同性能和光学镀膜的窗口和透镜焊接至金属，将管帽焊接至相应的管座可形成密封外壳，为敏感元件提供长期保护，并确保光学信号的精确传输。
玻璃体与金属框的焊接过程要求严格，需要使用特殊的焊接材料以保证光学性能不受影响，目前市场上制作激光管帽的流程大致有两种，第一种为模塑封装，第二种为换料环封装；模塑封装为高温下金属与玻璃材料互熔，存在温度难以控制，封接良率低，材料应力要求高；焊料环封装是将焊料环熔融在玻璃与金属材料上，现有的焊料环封装存在焊料形状难控制，批量操作难度大，良品率低的缺陷，并且容易造成脏污。
亟需一种能够实现温度控制、封接良率高、焊料外形可控、批量性高的激光管帽的烧结方法来解决上述技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光管帽的烧结方法。本发明的激光管帽的烧结方法温度易于控制、温度敏感性低；焊料外形易于控住，烧结后产品能保持均匀流线体；封接良率高；批量性高。
本发明是通过如下技术方案解决上述技术问题的：
本发明提供了一种激光管帽的烧结方法，所述激光管帽包括金属壳、玻璃和焊料；所述金属壳为帽装，所述金属壳的顶部开设有孔洞，所述玻璃镶嵌于所述孔洞内，所述玻璃为球状，所述焊料填充于所述玻璃和所述金属壳之间的间隙内，所述焊料包括玻璃粉和载体溶剂，所述焊料初始状态为流态；所述激光管帽的烧结方法包括如下步骤：
在高温烧结机中，将焊料涂覆于所述金属壳和玻璃的间隙，先进行低温烘烤定型，再进行高温烧结；
其中，所述低温烘烤的时间为30～32min，所述低温烘烤的温度为120℃；
其中，所述高温烧结包括如下步骤：S1、将经过低温烘烤后的焊料在20℃下经过85～89min升温至390℃，在390℃条件下保温14～16min；S2、经过115～125min将焊料升温至510℃，并在510℃条件下保温44～46min；S3、经过320～324min降温至350℃；S4、经过81～85min降温至300℃。
本发明中，所述焊料为本领域常规，用于作为连接金属壳和玻璃的介质；
较佳地，所述焊料包括如下组分：87％的无铅玻璃粉、12.99％的松油醇和0.01％的乙基纤维素，所述百分比为质量百分比；
更佳地，所述无铅玻璃粉的成分为：35.3％的Bi2O3、45.8％的B2O3和18.9％SiO2，所述百分比为质量百分比。
本发明中，所述焊料的量与待焊接的玻璃的量为本领域常规；
较佳地，当所述玻璃的直径为2.0mm时，所使用的焊料的质量为0.0018g。
本发明中，所述低温烘烤用于初步实现焊料在玻璃和金属壳空隙间的定型；
较佳地，所述低温烘烤的时间为31min。
本发明中，所述高温烧结用于最终实现玻璃和金属壳的密封；
较佳地，所述高温烧结包括如下步骤：S1、将经过低温烘烤后的焊料在20℃下经过87min升温至390℃，在390℃条件下保温15min；S2、经过120min将焊料升温至510℃，并在510℃条件下保温45min；S3、经过322min降温至350℃；S4、经过83min降温至300℃。
本发明中，所述高温烧结机为本发明的激光管帽的烧结方法的操作空间，所述高温烧结机为本领域常规；
较佳地，所述高温烧结机的型号为HXL006-06NHZ型气氛箱式炉，所述高温烧结机购于合肥恒力装备有限公司。
本发明中所使用的其他原料均市售可得。
本发明的积极进步效果：
1、本发明中，采用焊料连接金属壳和玻璃，由于焊料初始态为流质态，熔融后即可形成玻璃态，此间不会有粉末扩散在高温烧结机腔体内，系统较为干净；
2、本发明的激光管帽的烧结方法中，通过烧结温度的控制，使得焊料在390℃时到达软化点，焊料中载体溶剂挥发干净，焊料由玻璃态转变为高弹态，随着温度升高至510℃，焊料转变为粘流态，此时，焊料、玻璃和金属壳三者牢牢粘在一起；
3、本发明的激光管帽的烧结方法中，焊料在高温下烧结后，经过缓慢退火，形成固态玻璃，此时焊料、玻璃和金属壳三者之间的应力逐渐消失，固态玻璃支撑三者之间的连接，形成玻璃钢化的效果，产品性能最佳。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种激光管帽的烧结方法，激光管帽包括金属壳、玻璃和焊料；金属壳为帽装，金属壳的顶部开设有孔洞，玻璃镶嵌于孔洞内，玻璃为球状，焊料填充于玻璃和金属壳之间的间隙内，焊料包括玻璃粉和载体溶剂，焊料初始状态为流态；激光管帽的烧结方法包括如下步骤：
在高温烧结机中，将焊料涂覆于金属壳和玻璃的间隙，先进行低温烘烤定型，再进行高温烧结；
其中，低温烘烤的时间为31min，低温烘烤的温度为120℃；
其中，高温烧结包括如下步骤：S1、将经过低温烘烤后的焊料在20℃下经过87min升温至390℃，在390℃条件下保温15min；S2、经过120min将焊料升温至510℃，并在510℃条件下保温45min；S3、经过322min降温至350℃；S4、经过83min降温至300℃。
本实施例中，焊料用于作为连接金属壳和玻璃的介质；包括如下组分：87％的无铅玻璃粉、12.99％的松油醇和0.01％的乙基纤维素，百分比为质量百分比；其中，无铅玻璃粉的成分为：35.3％的Bi2O3、45.8％的B2O3和18.9％SiO2，百分比为质量百分比。
本实施例中，当玻璃的直径为2.0mm时，所使用的焊料的质量为0.0018g。
本实施例中，高温烧结机为本实施例的激光管帽的烧结方法的操作空间，高温烧结机的型号为HXL006-06NHZ型气氛箱式炉，高温烧结机购于合肥恒力装备有限公司。
本实施例中，采用焊料连接金属壳和玻璃，由于焊料初始态为流质态，熔融后即可形成玻璃态，此间不会有粉末扩散在高温烧结机腔体内，系统较为干净，由于在烧结过程中不存在灰渣的掉落，经检测，产品的良率可达到98％以上，远高于现有的其他激光管帽烧结得到的终产品的良率(80％左右)。
本实施例的激光管帽的烧结方法中，通过烧结温度的控制，使得焊料在390℃时到达软化点，焊料中载体溶剂挥发干净，焊料由玻璃态转变为高弹态，随着温度升高至510℃，焊料转变为粘流态，此时，焊料、玻璃和金属壳三者牢牢粘在一起。
本实施例的激光管帽的烧结方法中，焊料在高温下烧结后，经过缓慢退火，形成固态玻璃，此时焊料、玻璃和金属壳三者之间的应力逐渐消失，固态玻璃支撑三者之间的连接，形成玻璃钢化的效果，产品性能最佳。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种激光管帽的烧结方法，其特征在于，所述激光管帽包括金属壳、玻璃和焊料；所述金属壳为帽装，所述金属壳的顶部开设有孔洞，所述玻璃镶嵌于所述孔洞内，所述玻璃为球状，所述焊料填充于所述玻璃和所述金属壳之间的间隙内，所述焊料包括玻璃粉和载体溶剂，所述焊料初始状态为流态；所述激光管帽的烧结方法包括如下步骤：
在高温烧结机中，将焊料涂覆于所述金属壳和玻璃的间隙，先进行低温烘烤定型，再进行高温烧结；
其中，所述低温烘烤的时间为30～32min，所述低温烘烤的温度为120℃；
其中，所述高温烧结包括如下步骤：S1、将经过低温烘烤后的焊料在20℃下经过85～89min升温至390℃，在390℃条件下保温14～16min；S2、经过115～125min将焊料升温至510℃，并在510℃条件下保温44～46min；S3、经过320～324min降温至350℃；S4、经过81～85min降温至300℃。
2.如权利要求1所述的激光管帽的烧结方法，其特征在于，所述焊料包括如下组分：87％的无铅玻璃粉、12.99％的松油醇和0.01％的乙基纤维素，所述百分比为质量百分比。
3.如权利要求2所述的激光管帽的烧结方法，其特征在于，所述无铅玻璃粉的成分为：35.3％的Bi2O3、45.8％的B2O3和18.9％SiO2，所述百分比为质量百分比。
4.如权利要求1所述的激光管帽的烧结方法，其特征在于，当所述玻璃的直径为2.0mm时，所使用的焊料的质量为0.0018g。
5.如权利要求1所述的激光管帽的烧结方法，其特征在于，所述低温烘烤的时间为31min。
6.如权利要求1所述的激光管帽的烧结方法，其特征在于，所述高温烧结包括如下步骤：S1、将经过低温烘烤后的焊料在20℃下经过87min升温至390℃，在390℃条件下保温15min；S2、经过120min将焊料升温至510℃，并在510℃条件下保温45min；S3、经过322min降温至350℃；S4、经过83min降温至300℃。
7.如权利要求1所述的激光管帽的烧结方法，其特征在于，所述高温烧结机的型号为HXL006-06NHZ型气氛箱式炉，所述高温烧结机购于合肥恒力装备有限公司。
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