Scellement du verre et de la céramique

Avec le développement rapide de la science et de la technologie modernes, les exigences en matière de nouveaux matériaux d'ingénierie sont de plus en plus élevées dans les domaines de haute technologie tels que l'industrie électronique, l'industrie de l'énergie nucléaire, l'aérospatiale et les communications modernes. Comme nous le savons tous, les matériaux céramiques techniques (également connus sous le nom de céramiques structurelles) développés par la technologie moderne sont de nouveaux matériaux techniques adaptés au développement et à l'application de la haute technologie moderne. À l'heure actuelle, il est devenu le troisième matériau d'ingénierie après le métal et le plastique. Ce matériau a non seulement un point de fusion élevé, une résistance aux températures élevées, une résistance à la corrosion, une résistance à l'usure et d'autres propriétés spéciales, mais possède également une résistance aux radiations, une isolation haute fréquence et haute tension et d'autres propriétés électriques, ainsi que le son, la lumière, la chaleur, l'électricité. , magnétiques et biologiques, médicales, protection de l'environnement et autres propriétés spéciales. Cela rend ces céramiques fonctionnelles largement utilisées dans les domaines de l'électronique, de la microélectronique, de l'information optoélectronique et de la communication moderne, du contrôle automatique, etc. Évidemment, dans toutes sortes de produits électroniques, la technologie de scellement de la céramique et d’autres matériaux occupera une place extrêmement importante.

Le scellement du verre et de la céramique est un processus consistant à relier le verre et la céramique en une structure globale grâce à une technologie appropriée. En d'autres termes, les pièces en verre et en céramique utilisent une bonne technologie, de sorte que deux matériaux différents se combinent en un joint de matériaux différents et que leurs performances répondent aux exigences de la structure du dispositif.

L’étanchéité entre la céramique et le verre s’est développée rapidement ces dernières années. L’une des fonctions les plus importantes de la technologie d’étanchéité est de fournir une méthode peu coûteuse pour fabriquer des pièces multi-composants. Le formage de la céramique étant limité par les pièces et les matériaux, il est très important de développer une technologie d’étanchéité efficace. La plupart des céramiques, même à haute température, présentent également les caractéristiques des matériaux fragiles, il est donc très difficile de fabriquer des pièces de forme complexe par déformation de céramiques denses. Dans certains plans de développement, tels que le plan de moteur thermique avancé, certaines pièces uniques peuvent être fabriquées par traitement mécanique, mais il est difficile de réaliser une production de masse en raison des contraintes de coût élevé et des difficultés de traitement. Cependant, la technologie de scellement de la porcelaine peut relier les pièces les moins compliquées en différentes formes, ce qui réduit non seulement considérablement le coût de traitement, mais réduit également la marge de traitement. Un autre rôle important de la technologie d’étanchéité est d’améliorer la fiabilité de la structure céramique. Les céramiques sont des matériaux fragiles, très dépendants des défauts. Avant la formation de la forme complexe, il est facile d'inspecter et de détecter les défauts des pièces de forme simple, ce qui peut grandement améliorer la fiabilité des pièces.

Méthode de scellement du verre et de la céramique

À l'heure actuelle, il existe trois types de méthodes de scellement de la céramique : le soudage des métaux, le soudage par diffusion en phase solide et le soudage du verre oxydé (1) Le soudage actif des métaux est une méthode de soudage et de scellement directement entre la céramique et le verre avec du métal réactif et de la soudure. Le métal dit actif fait référence au Ti, au Zr, au HF, etc. Leur couche électronique atomique n’est pas entièrement remplie. Par conséquent, comparé à d’autres métaux, il a une plus grande vivacité. Ces métaux ont une grande affinité pour les oxydes, les silicates et d'autres substances, et sont plus facilement oxydés dans des conditions générales, c'est pourquoi ils sont appelés métaux actifs. Dans le même temps, ces métaux et Cu, Ni, AgCu, Ag, etc. forment des intermétalliques à des températures inférieures à leurs points de fusion respectifs, et ces intermétalliques peuvent être bien liés à la surface du verre et de la céramique à haute température. Par conséquent, le scellement du verre et de la céramique peut être réalisé avec succès en utilisant cet or réactif et l'explosif correspondant.

(2) Le scellement par diffusion en phase périphérique est une méthode permettant de réaliser l'étanchéité complète sous certaines pressions et températures lorsque deux morceaux de matériaux en grappe sont en contact étroit et produisent une certaine déformation plastique, de sorte que leurs atomes se dilatent et se contractent les uns avec les autres.

(3) La soudure du verre est utilisée pour sceller le verre et la porcelaine de viande.

Scellement du verre à souder

(1) Le verre, la céramique et le verre de soudure doivent être sélectionnés en premier comme matériaux d'étanchéité, et le coefficient de dilatation du pied des trois doit correspondre, ce qui est la clé principale du succès de l'étanchéité. L'autre clé est que le verre sélectionné doit être bien mouillé avec du verre et de la céramique pendant le scellage, et que les pièces scellées (verre et céramique) ne doivent pas présenter de déformation thermique. Enfin, toutes les pièces après scellage doivent avoir une certaine résistance.

(2) La qualité de traitement des pièces : les faces d'extrémité d'étanchéité des pièces en verre, des pièces en céramique et du verre de soudure doivent avoir une planéité plus élevée, sinon l'épaisseur de la couche de verre de soudure n'est pas constante, ce qui entraînera une augmentation de la contrainte d'étanchéité, voire du plomb. à l'explosion de pièces en porcelaine.

(3) Le liant de la poudre de verre à souder peut être de l’eau pure ou d’autres solvants organiques. Lorsque des solvants organiques sont utilisés comme liant, une fois le processus de scellement mal sélectionné, le carbone sera réduit et le verre de soudure sera noirci. De plus, lors du scellement, le solvant organique sera décomposé et le gaz nocif pour la santé humaine sera libéré. Par conséquent, choisissez autant que possible de l’eau pure.

(4) L'épaisseur de la couche de verre soudée sous pression est généralement de 30 à 50 um. Si la pression est trop faible, si la couche de verre est trop épaisse, la force d'étanchéité sera réduite et même du gaz lacustre sera produit. Parce que la face d'extrémité d'étanchéité ne peut pas être le plan idéal, la pression est trop importante, l'épaisseur relative de la couche de verre de charbon varie considérablement, ce qui entraînera également une augmentation de la contrainte d'étanchéité, voire provoquera des fissures.

(5) La spécification du chauffage par étapes est adoptée pour le scellement par cristallisation, qui a deux objectifs : l'un est d'empêcher la bulle dans la couche de verre de soudure causée par le développement rapide de l'humidité au stade initial du chauffage, et l'autre est d'éviter la fissuration de la pièce entière et du verre en raison de la température inégale due au chauffage rapide lorsque la taille de la pièce entière et du morceau de verre est grande. À mesure que la température augmente jusqu'à la température initiale de la soudure, le verre de soudure commence à éclater. Une température de scellage élevée, une longue durée de scellage et la quantité de produit qui s'échappe sont bénéfiques pour l'amélioration de la force de scellage, mais l'étanchéité à l'air diminue. La température de scellage est basse, le temps de scellage est court, la composition du verre est grande, l'étanchéité aux gaz est bonne, mais la force de scellage diminue. De plus, le nombre d'analytes affecte également le coefficient de dilatation linéaire du verre de soudure. Par conséquent, afin de garantir la qualité du scellage, en plus de sélectionner le verre de soudure approprié, les spécifications et le processus de scellage raisonnables doivent être déterminés en fonction de la face d'essai. Dans le processus de scellement du verre et de la céramique, les spécifications d’étanchéité doivent également être ajustées en fonction des caractéristiques des différents verres de soudure.