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可伐合金發(fā)展歷程
19世紀初,已開始用鉑作為封接材料與軟玻璃封接。1879年,愛迪生(T.Edison)發(fā)明的白熾燈泡以及早期的電子管和X射線管通過玻璃的引出線都用鉑絲。在 1896年法國吉堯姆 (C.E.Guillaume)制成因瓦(Invar)合金(36Ni-Fe)以后,又派生出了代替鉑的46Ni-Fe封接合金,這是早的封接合金。后來進一步改進這種合金,在表面覆一層薄銅,這種覆銅的42Ni-Fe絲(俗稱杜美絲,Dumet Wire)用作非匹配軟玻璃封接引出線一直使用到70年代。隨著電真空技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了熔點高、熱穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)更低的硬玻璃。初期采用鉬或鎢與硬玻璃封接。20世紀30年代出現(xiàn)了與硬玻璃封接的稱為可伐 (Kovar)的Fe-Ni-Co合金;此外,還出現(xiàn)了與軟玻璃封接的Fe-Ni-Cr系、Fe-Cr系、Fe-Ni-Cu系等封接合金。
第二次世界大戰(zhàn)后,隨著超高頻、大功率電真空器件的發(fā)展,出現(xiàn)了與氧化鋁、氧化鈹?shù)忍沾煞饨拥暮辖?。對膨脹合金提出兼具高?dǎo)熱、高導(dǎo)電、無磁性等物理性能的要求。為此采用了復(fù)合膨脹合金(如覆銅的可伐合金帶材和絲材)、含難熔金屬的封接合金 (如Ni-Mo、Ni-Mo-W系等),但用量都不大。
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。
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