Uszczelnienie szkła i ceramiki

Wraz z szybkim rozwojem współczesnej nauki i technologii wymagania stawiane nowym materiałom inżynierskim są coraz wyższe w dziedzinach zaawansowanych technologii, takich jak przemysł elektroniczny, energetyka jądrowa, przemysł lotniczy i kosmonautyczny oraz nowoczesna komunikacja. Jak wszyscy wiemy, inżynieryjne materiały ceramiczne (znane również jako ceramika konstrukcyjna) opracowane dzięki nowoczesnej technologii są nowymi materiałami inżynieryjnymi, które można dostosować do rozwoju i stosowania nowoczesnych, zaawansowanych technologii. Obecnie stał się trzecim materiałem inżynieryjnym po metalu i plastiku. Materiał ten ma nie tylko wysoką temperaturę topnienia, odporność na wysoką temperaturę, odporność na korozję, odporność na zużycie i inne specjalne właściwości, ale ma także odporność na promieniowanie, izolację wysokiej częstotliwości i wysokiego napięcia oraz inne właściwości elektryczne, a także dźwięk, światło, ciepło, elektryczność , magnetyczne i biologiczne, medyczne, ochrony środowiska i inne specjalne właściwości. To sprawia, że ​​ta ceramika funkcjonalna jest szeroko stosowana w dziedzinie elektroniki, mikroelektroniki, informacji optoelektronicznej i nowoczesnej komunikacji, automatyki i tak dalej. Oczywiście we wszelkiego rodzaju produktach elektronicznych technologia uszczelniania ceramiki i innych materiałów będzie zajmować niezwykle ważne miejsce.

Uszczelnianie szkła i ceramiki to proces łączenia szkła i ceramiki w jedną całość za pomocą odpowiedniej technologii. Innymi słowy, części szklane i ceramiczne wykorzystują dobrą technologię, dzięki czemu dwa różne materiały łączą się w odmienne połączenie materiałowe i sprawiają, że jego działanie spełnia wymagania konstrukcji urządzenia.

W ostatnich latach nastąpił szybki rozwój uszczelnień pomiędzy ceramiką a szkłem. Jedną z najważniejszych funkcji technologii uszczelniania jest zapewnienie taniej metody wytwarzania części wieloskładnikowych. Ponieważ formowanie ceramiki jest ograniczone częściami i materiałami, bardzo ważne jest opracowanie skutecznej technologii uszczelniania. Większość ceramiki, nawet w wysokiej temperaturze, wykazuje również cechy materiałów kruchych, dlatego bardzo trudno jest wytworzyć części o skomplikowanych kształtach poprzez odkształcenie gęstej ceramiki. W niektórych planach rozwoju, takich jak zaawansowany plan silnika cieplnego, niektóre pojedyncze części można wytwarzać w drodze obróbki mechanicznej, ale trudno jest osiągnąć produkcję masową ze względu na ograniczenia związane z wysokimi kosztami i trudnościami w przetwarzaniu. Jednak technologia uszczelniania porcelany umożliwia łączenie mniej skomplikowanych części w różne kształty, co nie tylko znacznie zmniejsza koszty obróbki, ale także zmniejsza naddatek na obróbkę. Kolejną ważną rolą technologii uszczelniania jest poprawa niezawodności struktury ceramicznej. Ceramika to kruche materiały, które są bardzo zależne od wad. Przed utworzeniem złożonego kształtu łatwo jest sprawdzić i wykryć wady części o prostych kształtach, co może znacznie poprawić niezawodność części.

Metoda uszczelniania szkła i ceramiki

Obecnie istnieją trzy rodzaje metod uszczelniania ceramiki: spawanie metali, spawanie dyfuzyjne w fazie stałej i spawanie szkła tlenkowego (1) Aktywne spawanie metali to metoda spawania i uszczelniania bezpośrednio pomiędzy ceramiką i szkłem za pomocą metalu reaktywnego i lutowia. Tak zwany metal aktywny odnosi się do Ti, Zr, HF i tak dalej. Ich atomowa warstwa elektronowa nie jest w pełni wypełniona. Dlatego w porównaniu z innymi metalami ma większą żywotność. Metale te mają duże powinowactwo do tlenków, krzemianów i innych substancji i najłatwiej ulegają utlenieniu w ogólnych warunkach, dlatego nazywane są metalami aktywnymi. Jednocześnie metale te oraz Cu, Ni, AgCu, Ag itp. tworzą związki międzymetaliczne w temperaturach niższych niż ich odpowiednie temperatury topnienia, które mogą dobrze wiązać się z powierzchnią szkła i ceramiki w wysokiej temperaturze. Dlatego też uszczelnianie szkła i ceramiki można z powodzeniem przeprowadzić przy użyciu tego reaktywnego złota i odpowiedniego materiału wybuchowego.

(2) Uszczelnianie dyfuzyjne w fazie obwodowej to metoda polegająca na realizacji całego uszczelnienia pod pewnym ciśnieniem i temperaturą, gdy dwa kawałki materiałów klastrowych ściśle stykają się i powodują pewne odkształcenie plastyczne, w wyniku czego ich atomy rozszerzają się i kurczą ze sobą.

(3) Lut szklany służy do uszczelniania szkła i porcelany mięsnej.

Uszczelnianie szkła lutowniczego

(1) Jako materiały uszczelniające należy najpierw wybrać szkło, ceramikę i szkło lutownicze, a współczynnik rozszerzalności stopy powinien być zgodny z tymi trzema, co jest głównym kluczem do powodzenia uszczelnienia. Drugą kluczową kwestią jest to, aby wybrane szkło było dobrze zwilżone szkłem i ceramiką podczas zgrzewania, a zgrzewane części (szkło i ceramika) nie powinny ulegać odkształceniom termicznym. Ostatecznie wszystkie części po zgrzaniu powinny mieć określoną wytrzymałość.

(2) Jakość obróbki części: powierzchnie uszczelniające części szklanych, części ceramicznych i szkła lutowniczego muszą mieć większą płaskość, w przeciwnym razie grubość warstwy szkła lutowniczego nie będzie stała, co spowoduje wzrost naprężeń uszczelniających, a nawet ołowiu do eksplozji części porcelanowych.

(3) Spoiwem proszku lutowniczego może być czysta woda lub inne rozpuszczalniki organiczne. W przypadku użycia rozpuszczalników organicznych jako spoiwa, jeśli proces uszczelniania nie zostanie odpowiednio dobrany, zawartość węgla ulegnie redukcji, a szkło lutownicze poczernieje. Ponadto podczas uszczelniania rozpuszczalnik organiczny ulegnie rozkładowi i uwolni się gaz szkodliwy dla zdrowia ludzkiego. Dlatego w miarę możliwości wybieraj czystą wodę.

(4) Grubość warstwy szkła do lutowania ciśnieniowego wynosi zwykle 30 ~ 50um. Jeśli ciśnienie jest zbyt małe, jeśli warstwa szkła jest zbyt gruba, siła uszczelnienia zostanie zmniejszona, a nawet powstanie gaz jeziorny. Ponieważ powierzchnia czołowa uszczelnienia nie może być idealnie płaska, ciśnienie jest zbyt duże, względna grubość warstwy szkła węglowego jest bardzo zróżnicowana, co również spowoduje wzrost naprężeń uszczelniających, a nawet spowoduje pękanie.

(5) Specyfikacja stopniowego nagrzewania została przyjęta dla uszczelnienia krystalizacji, które ma dwa cele: jednym jest zapobieganie tworzeniu się pęcherzyków w warstwie szkła lutowniczego spowodowanych szybkim rozwojem wilgoci w początkowej fazie nagrzewania, a drugim jest uniknięcie pękania całego elementu i szkła z powodu nierównej temperatury spowodowanej szybkim nagrzewaniem, gdy rozmiar całego elementu i kawałka szkła jest duży. Gdy temperatura wzrasta do początkowej temperatury lutu, szkło lutownicze zaczyna pękać. Wysoka temperatura zgrzewania, długi czas zgrzewania i ilość wydostającego się produktu korzystnie wpływają na poprawę wytrzymałości zgrzewania, ale zmniejsza się szczelność. Temperatura zgrzewania jest niska, czas zgrzewania jest krótki, skład szkła jest duży, gazoszczelność jest dobra, ale siła zgrzewania maleje. Ponadto liczba analitów wpływa również na współczynnik rozszerzalności liniowej szkła lutowniczego. Dlatego, aby zapewnić jakość uszczelnienia, oprócz wyboru odpowiedniego szkła lutowniczego, należy określić rozsądną specyfikację uszczelnienia i proces uszczelniania w zależności od powierzchni testowej. W procesie uszczelniania szkła i ceramiki specyfikację uszczelnienia należy również dostosować do właściwości różnych szkieł lutowniczych.