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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,它的結晶結構易于轉變(奧斯丁體轉變成馬丁體)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電率的材料,如金、銀、銅.或做成大面積接觸。可伐的成分比例很重要,否則將影響封接面的應力。
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。
可伐合金主要類型有鐵鎳、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。
鐵鎳合金合金具有以下特性:是一種具有超低膨脹系數(shù)的特殊的低膨脹鐵鎳合金。冷變形能降低熱膨脹系數(shù),在特定溫度范圍內的熱處理能使熱膨脹系數(shù)穩(wěn)定化。在室溫干燥空氣中具有抗腐蝕性。在其他惡劣環(huán)境中,如潮濕空氣中,會發(fā)生腐蝕(生銹)。在-250℃和+200℃之間具有極低的熱膨脹系數(shù)及很好的塑性和韌性
可伐的金相結構: 合金為奧氏體組織
應用范圍應用領域有:廣泛用于無線電,精密儀表、儀器和其他行業(yè),主要為做標準量具,微波諧振腔,雙金屬波動層等。
密封準備
所有Kovar®制作的零件應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)溫度范圍內進行,熱處理時間為從溫度開始,冷卻到570°F (299°C)后取出。
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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(jù)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(shù),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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