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可伐合金毛細(xì)管是指內(nèi)徑很細(xì)的長(zhǎng)條形管子。
Kovar合金又稱封接合金或定膨脹合金。在-70至500℃溫度范圍內(nèi),具有比較恒定的較低或中等程度膨脹系數(shù)的合金。主要類型有鐵鎳、鐵鎳鈷、鐵鎳鉻系合金。還有無(wú)氧銅、鎢、鉬及其合金和復(fù)合材料。主要用于電子工業(yè)及電真空工業(yè)作封接材料。
可伐合金組織結(jié)構(gòu)
合金按規(guī)定的熱處理制度處理后,再經(jīng)-78.5℃冷凍,大于等于4h不應(yīng)出現(xiàn)馬氏體組織。但當(dāng)合金成分不當(dāng)時(shí),在常溫或低溫下將發(fā)生不同程度的奧氏體(γ)向針狀馬氏體(α)轉(zhuǎn)變,相變時(shí)伴隨著體積膨脹效應(yīng)。合金的膨脹系數(shù)相應(yīng)增高,致使封接件的內(nèi)應(yīng)力劇增,甚至造成部分損壞。影響合金低溫組織穩(wěn)定性的主要因素是合金的化學(xué)成分。從Fe-Ni-Co三元相圖中可以看到,鎳是穩(wěn)定γ相的主要元素,鎳含量偏高有利于γ相的穩(wěn)定。隨合金總變形率增加其組織越趨向穩(wěn)定。合金成分偏析也可能造成局部區(qū)域的γ→α相變。此外晶粒粗大也會(huì)促進(jìn)γ→α相變。
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(huì)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(guò)程中,對(duì)可伐零件表面進(jìn)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(jìn)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(shí)當(dāng)溫度在700℃以上時(shí),它具有一定的脫碳作用,而水蒸汽具有強(qiáng)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(jìn)行到底的,只能達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡。對(duì)式(2)和(3)來(lái)說(shuō),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(guò)測(cè)量“露點(diǎn)”來(lái)間接測(cè)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(kuò)散,通常爐內(nèi)氣壓略大于101325 Pa,為方便計(jì)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(dá)到平衡時(shí)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(qiáng)。
可伐合金毛細(xì)管加熱速度與冷卻速度
加熱速度與冷卻速度也是熱處理工藝中兩個(gè)重要的參數(shù),但由于可伐合金的材料組織為奧氏體,其β一a的相變溫度為一78.5℃,因此一般情況下在加熱和冷卻過(guò)程中不存在相變問(wèn)題。在裝爐量不大和零件腔壁較薄的情況下,加熱與冷卻速度的大小對(duì)退火效果的影響不大;但當(dāng)裝爐量較大或零件較厚的時(shí)候,由于爐中溫度一般是靠外部熱源的輻射和對(duì)流來(lái)的,爐內(nèi)溫度的變化體現(xiàn)在離熱源較近的零件上和零件的表面上,因此加熱速度太快,將使零件表面與心部產(chǎn)生溫度差,加熱速度越快,則內(nèi)外溫度差越大,熱應(yīng)力就越大,可能導(dǎo)致零件的變形和局部晶粒粗大,甚至開裂,這對(duì)金屬的封接是非常不利的。在這種情況下,必須要求控制加熱速度,具體處理需考慮裝爐量及零件厚薄,建議加熱速度每小時(shí)不超過(guò)300~600℃。當(dāng)然,冷卻也存在同樣的情況,亦給予同樣的考慮及處理。
可伐管殼類零件的退火處理是提高其封接質(zhì)量的重要前提,它的好壞直接影響金屬外殼的封裝質(zhì)量,而退火處理的質(zhì)量又與退火溫度、保溫時(shí)間和退火可控氣氛密切相關(guān)。只要上述三個(gè)條件掌握適當(dāng),相互匹配并能根據(jù)具體情況靈活處理,就一定能保證可伐零件的退火質(zhì)量。
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