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高(gāo)壓直流接觸器陶瓷封接技術的方法淺談

作者:超級管(guǎn)理員 來源:本站 發布日期: 2022-05-16 09:20:45

完全密封——防止(zhǐ)電弧暴露,觸點處(chù)於密封環境,接(jiē)觸電阻低且穩定,可在惡劣(liè)環境下工作。高壓(yā)直流接觸(chù)器觸點內部防護等級可達IP67。

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陶瓷與金屬的密(mì)封,又稱焊接(包括(kuò)陶瓷與陶瓷的焊接),在(zài)現代工業技術的應(yīng)用中具有重要意義。近(jìn)年來,隨著陶瓷材料的大規模研發,陶(táo)瓷與陶瓷或陶瓷與金屬的連接技術越來越受(shòu)到關注。陶瓷與金屬的有效連接可以進一步(bù)擴大陶瓷的應用範圍,如電視(shì)機顯像管金屬引線的密封、電子元器件的封裝、飛機和導彈關鍵部件的連接等,都屬於(yú)陶瓷金屬密封的範(fàn)圍。

陶瓷密(mì)封(fēng)方式(shì)

1粘(zhān)合劑粘合

該粘接(jiē)具有固化速度快、工作溫(wēn)度(dù)範圍寬、抗老化性能好等特點。用於飛(fēi)機、導彈的緊急維修、輔助部件連接(jiē)、渦輪機、壓縮機轉子的維修。現在(zài)鍵合技術已在國內外得到廣泛(fàn)應用。一般來說,陶瓷(cí)和金屬是(shì)通過膠粘劑連接的,界麵力是物理力和化學鍵。化學鍵(jiàn)合獲得的界麵強度低於其他工藝獲得的界麵強度。據文獻+#報道,使用有(yǒu)機膠的接頭(tóu)強度小於(yú)150MPa,使用無機膠的接頭強度小於10MPa,允許溫度有限製(一般低於200度) );但粘接技(jì)術用於修複,周期短(duǎn),工藝簡單,修複效率高,成型性能好,因此在電力工程和航空工業的靜載荷和(hé)超低靜載荷方麵得到了廣泛的應用。

2激光焊接

使用能(néng)量密度非常高的激光來密封陶瓷(cí)稱為激光焊接(jiē)。陶瓷激光焊接裝置(zhì)主要(yào)由二氧化碳激光器、反射鏡、聚光鏡(jìng)、預熱爐等組成。二氧化碳激光器發出的(de)激光束通過鏡子和(hé)聚光鏡聚焦在樣品(pǐn)表麵。預熱爐用於對樣品(pǐn)進行預熱,避免激光照射局部(bù)突然加熱造成裂紋(wén)。預熱溫度和焊接(jiē)速度(dù)對焊接質量有很大影響。

陶瓷(cí)產品的激光焊接首先要考慮如何避免因加(jiā)熱、冷卻速度和溫(wēn)度梯度引起的(de)熱裂紋。解決方案包括預(yù)熱陶瓷(cí)工件、使(shǐ)用雙激光槍和調整(zhěng)激光束。使(shǐ)用雙光束激(jī)光進行陶瓷(cí)焊接的原理如圖所示。這種方法的(de)優點(diǎn)是可以在幾秒鍾內獲得可控的溫度場,並且可以在自由條件下進行加工,無需(xū)特殊處理。

對激光焊接莫來石試(shì)樣進行(háng)100次(cì)熱疲勞試驗後,焊接試樣的抗彎強度沒有明(míng)顯下降。目前,二氧化碳激光裝置已用於焊接氧化鋁瓷、莫來石瓷、鎂橄(gǎn)欖石瓷等新型陶瓷。

直流(liú)接觸器

3 燒結金屬粉末法

燒結金屬粉末法(fǎ)是在高溫還(hái)原氣氛中將(jiāng)瓷件表麵的金屬粉末燒結成金屬膜。這種方法多用於陶瓷A金屬的(de)密封(fēng)和電(diàn)子元件的連接。

采用這種封接工藝應遵循以下兩個原則(zé):(1)金屬件的熔點(diǎn)應高於金屬化(huà)溫(wēn)度(dù)200度以上,焊料與金屬件的成分不應再為與金屬化中的(de)金屬相同。形成合金; (B)金屬部分和陶瓷部分的膨脹係數應盡可能接近(jìn)。

4 活性金屬焊接法

陶瓷C金屬的連接多為釺焊。利(lì)用陶(táo)瓷C金屬基材之間(jiān)的釺料金屬在高溫下熔化,其中的活性成分與陶瓷發生化學反應,形成(chéng)穩定的(de)反應梯度層,從(cóng)而將(jiāng)兩種材料粘(zhān)合(hé)在一起。陶瓷與(yǔ)金屬之(zhī)間的釺焊比金屬(shǔ)之(zhī)間的(de)釺焊連接要複雜得多,因為陶(táo)瓷材(cái)料從根本上很難(nán)被釺料潤濕,而且大多數釺料(liào)往往(wǎng)隻在接(jiē)頭上形成球,這很難達到(dào)。很少或沒有發生潤濕。通常有兩種方法可以提高陶瓷C金屬的潤濕性:(1)在焊料中加入表麵活性元素。 Si、Mg和Ti等可以使其潤濕性顯著提高。 Ti、Zr、Hf、Pb等過渡族或稀有金屬元素具有很強的化學元(yuán)素活性。矽酸鹽具有親和力,可與Cu、Ni、Ag、Au等配合使用,製成陶瓷(cí)C金屬焊接活性焊料。活性焊料可以在兩個界麵產生機械(xiè)或化學鍵合; (B)可以提高潤濕過(guò)程中(zhōng)的溫度(dù),可以采用塗層技(jì)術(shù)。

陶瓷C金屬釺焊的另(lìng)一個基本(běn)問題是兩者的熱膨脹係數相差很大,會(huì)在界(jiè)麵處產(chǎn)生殘餘應(yīng)力,在使用過程中可能會導致接頭開(kāi)裂。在金屬和陶瓷之間插入緩衝層的方法有效地降低了殘餘應力,提高了接頭強度。

5 玻璃焊錫封接方式

玻(bō)璃焊錫封接法實際上是(shì)氧化物焊錫法。玻璃(lí)焊錫適用於陶瓷和各種金屬合(hé)金的密封,特別適用於對強度和氣密性有要求的地方。目前多用於高壓鈉燈Nb管針和Al2O3透明(míng)瓷管的密封。

6 固相壓力擴散焊

固相壓力擴散焊又稱(chēng)固相密(mì)封法,是指(zhǐ)與陶瓷(cí)接觸(chù)的固相被加熱加壓,擴大接觸麵積,使各組分擴散,直至體積擴散完成。鍵合,多用於碳化物、氮化物等非氧化物陶瓷的連接。除了溫度、壓力和時間外,密封前的表(biǎo)麵狀(zhuàng)態和(hé)連(lián)接氣(qì)氛對接頭質(zhì)量有很大影響。影響。通常,在氧化氣氛中密封會因(yīn)金屬(shǔ)表麵(miàn)形成氧化膜而阻礙(ài)密封。該方法的特點是:擴(kuò)散焊方法焊接(jiē)的接頭質量穩定,焊縫無熔焊缺陷(xiàn),無過熱結構熱影響區,可(kě)焊接大截麵接頭、可一次焊接多個接(jiē)頭(tóu)等,固相擴散焊接可以滿足高溫應用(yòng)的要求,但工藝複雜,對連接麵和連接設備的加工(gōng)要求是高的。

除了(le)這些方法外,還有釉封法、陶瓷瞬態液體結(jié)合法(簡稱PTLP)、自蔓延高溫合成(SHS)焊接等方法。釉封法是將矽酸鹽玻(bō)璃物質在空氣中燒結(jié)在陶(táo)瓷(cí)上,然後在還(hái)原氣氛中與金(jīn)屬(shǔ)焊接,但接縫釉層嚴重開裂; SHS焊接利用SHS反應釋放的熱量作為高溫熱源,利用SHS反應(yīng)產物作為焊料,使(shǐ)陶瓷與金屬之間形成牢固的連接; PTLP是為了解決陶瓷活性(xìng)釺焊和固相擴散連接中存在(zài)的問題。該技術(shù)是在連(lián)接陶瓷的基礎上提出的。由(yóu)於(yú)活性釺焊和固相擴散結合兩者的(de)優(yōu)點,許多研究人員在這方麵進(jìn)行了研究,研究也越來越深入。


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