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可控氣氛
在可伐合金中總存在著各種雜質,其中既有固態(tài)雜質,如碳、錳、硅等等,也含有氣態(tài)雜質,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,為防止空氣向爐內擴散,通常爐內氣壓略大于101325 Pa,為方便計算,則假定爐內氣壓為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,A為固體反應物的活度,P為氣體反應物的分壓強。
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可伐合金毛細管因管徑有的細如毛發(fā)故稱毛細管。
執(zhí)行標準:YB/T 5231-2005。
熔煉與鑄造工藝 用非真空感應爐、真空感應爐或電弧爐熔煉。
用途:在一定的范圍內具有一定的膨脹系數,在電真空工業(yè)中和軟玻璃或相應陶瓷進行匹配封接。
可伐合金合金具有以下特性:合金在0~450℃具有與硅硼硬玻璃相近的線膨脹系數,居里點較高,并有良好的低溫組織穩(wěn)定性,不與汞作用。合金的氧化膜致密,能很好地被玻璃浸潤。
可伐合金的金相結構:合金為奧氏體組織
應用范圍應用領域有:合金是國際通用的典型的Fe-Ni-Co硬玻璃封接合金,經航空工廠長期使用,性能穩(wěn)定。
用于電真空元器件如發(fā)射管、振蕩管、引燃管、磁控管、晶體管、密封插頭、繼電器、集成電路的引出線、底盤、外殼、支架等的玻璃封接。
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%轉化為內能,即所說的內應力,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,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)去除內部吸附氣體。
除上述外,在適當的氣氛中進行高溫熱處理,還具有進一步清潔金屬零件的作用。
封接合金又稱定膨脹合金或可伐合金。在-70至500℃溫度范圍內,具有比較恒定的較低或中等程度膨脹系數的合金。它與玻璃或陶瓷等被封接材料的膨脹系數相接近,從而達到匹配封接的效果。主要類型有鐵鎳、鐵鎳鈷、鐵鎳鉻系合金。還有無氧銅、鎢、鉬及其合金和復合材料。主要用于電子工業(yè)及電真空工業(yè)作封接材料。
可伐合金工藝性能:
1、成形性能:該合金具有良好的冷、熱加工性能,可制成各種復雜形狀的零件。但應避免在含硫的氣氛中加熱。在冷加工時,帶材的冷應變率大于70%,退火后會引起塑性各向異性。應變率在10%~15%內,合金在退火時會導致晶粒急劇長大,也將產生合金的塑性各向異性。當終應變率為60%~65%,晶粒度7~8.5級時,其塑性各向異性小。
2、零件熱處理工藝:熱處理可分為:應力退火、中間退火。
3、焊接性能:該合金可采用釬焊、熔焊、電阻焊等方法與銅、鋼、鎳等金屬焊接。當合金中鋯含量大于0.06%時,將影響板材的氬弧焊焊接質量,甚至使焊縫開裂。該合金的零件在與陶瓷封接前,應進行退火、清洗、鍍鎳,然后與金屬化后再鍍鎳的陶瓷件用銀焊封接。
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