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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(shù)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(dāng)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(shù)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。可伐的缺點是在變形加工時,它的結(jié)晶結(jié)構(gòu)易于轉(zhuǎn)變(奧斯丁體轉(zhuǎn)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(yīng),產(chǎn)生CO2或CO,導(dǎo)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(dāng)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(xué)反應(yīng):
上述化學(xué)反應(yīng)是可逆反應(yīng),在密閉容器中反應(yīng)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(yīng)控制退火爐中的氣氛為還原氣氛。根據(jù)在上述反應(yīng)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(dāng)反應(yīng)達到平衡時的平衡常數(shù),A為固體反應(yīng)物的活度,P為氣體反應(yīng)物的分壓強。
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可伐合金材料描述
Kovar®是一種真空熔煉的鐵鎳鈷低膨脹合金,化學(xué)成分含量被控制在非常窄的范圍內(nèi),以保證的均衡熱膨脹性能。 同時,制造過程中嚴(yán)格地質(zhì)量控制也確保了均衡的物理及機械性能,更加適合深沖壓,沖壓及各類切削加工。
材料用途
Kovar®用于硬玻璃及陶瓷的真空密封。廣泛用于電子管,微波管,晶體管和二極管。在集成電路上,它被用于扁平集成電路和雙列直插式封裝。
密封準(zhǔn)備
所有Kovar®制作的零件應(yīng)該在濕氫氣氛中進行脫氣和退火處理。氫在室溫下注入水中,通過水泡達到潮濕,必須小心防止表面碳化。熱處理爐要有提供同樣的氣氛的冷卻室。熱處理在1540/2010°F (838/1099°C)溫度范圍內(nèi)進行,熱處理時間為從溫度開始,20分鐘升到溫度,隨后零件移到冷卻區(qū)域,冷卻到570°F (299°C)后取出。
金屬與硬玻璃的密封時,金屬有一層氧化膜,的氧化膜是薄的并緊緊吸附于金屬表層。這樣的氧化膜可以通過將零件在大氣環(huán)境下加熱到1200/1290°F (650/700°C) ,并持續(xù)一段時間到深灰色表層變成淡褐色氧化膜。
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