S hitrim razvojem sodobne znanosti in tehnologije so zahteve po novih inženirskih materialih vedno višje na visokotehnoloških področjih, kot so elektronska industrija, industrija jedrske energije, vesoljska industrija in sodobne komunikacije. Kot vsi vemo, so inženirski keramični materiali (znani tudi kot strukturna keramika), razviti s sodobno tehnologijo, novi inženirski materiali, ki se prilagajajo razvoju in uporabi sodobne visoke tehnologije. Trenutno je postal tretji inženirski material za kovino in plastiko. Ta material nima le visokega tališča, visoke temperaturne odpornosti, odpornosti proti koroziji, odpornosti proti obrabi in drugih posebnih lastnosti, ampak ima tudi odpornost proti sevanju, visokofrekvenčno in visokonapetostno izolacijo ter druge električne lastnosti, kot tudi zvok, svetlobo, toploto, elektriko , magnetne in biološke, medicinske, okoljevarstvene in druge posebne lastnosti. Zaradi tega se ta funkcionalna keramika pogosto uporablja na področjih elektronike, mikroelektronike, optoelektronskih informacij in sodobnih komunikacij, avtomatskega krmiljenja itd. Očitno bo pri vseh vrstah elektronskih izdelkov tehnologija tesnjenja keramike in drugih materialov zasedla izjemno pomemben položaj.
Tesnjenje stekla in keramike je postopek povezovanja stekla in keramike v celoto z ustrezno tehnologijo. Z drugimi besedami, stekleni in keramični deli uporabljajo dobro tehnologijo, tako da se dva različna materiala združita v različen materialni spoj in da njegova zmogljivost ustreza zahtevam strukture naprave.
Tesnjenje med keramiko in steklom se je v zadnjih letih hitro razvilo. Ena najpomembnejših funkcij tehnologije tesnjenja je zagotoviti poceni metodo za izdelavo večkomponentnih delov. Ker je oblikovanje keramike omejeno z deli in materiali, je zelo pomembno razviti učinkovito tehnologijo tesnjenja. Večina keramike tudi pri visoki temperaturi kaže lastnosti krhkih materialov, zato je zelo težko izdelati dele kompleksne oblike z deformacijo goste keramike. V nekaterih razvojnih načrtih, kot je načrt naprednega termičnega motorja, je mogoče nekatere posamezne dele izdelati z mehansko obdelavo, vendar je težko doseči množično proizvodnjo zaradi omejitev visokih stroškov in težav pri obdelavi. Vendar pa lahko tehnologija tesnjenja iz porcelana poveže manj zapletene dele v različne oblike, kar ne le močno zmanjša stroške obdelave, ampak tudi zmanjša dodatek za obdelavo. Druga pomembna vloga tehnologije tesnjenja je izboljšanje zanesljivosti keramične strukture. Keramika je krhek material, ki je zelo odvisen od napak. Preden se oblikuje kompleksna oblika, je enostavno pregledati in odkriti napake delov preproste oblike, kar lahko močno izboljša zanesljivost delov.
Metoda tesnjenja stekla in keramike
Trenutno obstajajo tri vrste keramičnih tesnilnih metod: varjenje kovine, difuzijsko varjenje v trdni fazi in varjenje oksidnega stekla（ 1) Aktivno varjenje kovin je metoda varjenja in tesnjenja neposredno med keramiko in steklom z reaktivno kovino in spajkanjem. Tako imenovana aktivna kovina se nanaša na Ti, Zr, HF in tako naprej. Njihova atomska elektronska plast ni v celoti zapolnjena. Zato ima v primerjavi z drugimi kovinami večjo živahnost. Te kovine imajo veliko afiniteto do oksidov, silikatov in drugih snovi, v splošnih pogojih pa najlažje oksidirajo, zato jih imenujemo aktivne kovine. Hkrati te kovine in Cu, Ni, AgCu, Ag itd. tvorijo intermetalne spojine pri temperaturah, nižjih od njihovih ustreznih tališč, in te intermetalne kovine se lahko pri visoki temperaturi dobro vežejo na površino stekla in keramike. Zato je mogoče tesnjenje stekla in keramike uspešno zaključiti z uporabo tega reaktivnega zlata in ustreznega eksploziva.
(2) Periferno fazno difuzijsko tesnjenje je metoda za izvedbo celotnega tesnjenja pod določenim tlakom in temperaturo, ko se dva kosa materialov grozda tesno stikata in povzročita določeno plastično deformacijo, tako da se njuni atomi širijo in krčijo drug z drugim.
(3) Stekleni spajk se uporablja za tesnjenje stekla in mesnega porcelana.
Tesnjenje stekla za spajkanje
(1) Steklo, keramiko in spajkalno steklo je treba najprej izbrati kot tesnilne materiale, koeficient razteznosti stopala teh treh pa se mora ujemati, kar je glavni ključ do uspeha tesnjenja. Drugi ključ je, da mora biti izbrano steklo med tesnjenjem dobro namočeno s steklom in keramiko, zatesnjeni deli (steklo in keramika) pa ne smejo imeti toplotne deformacije. Nazadnje, vsi deli po tesnjenju morajo imeti določeno trdnost.
(2) Kakovost obdelave delov: tesnilne končne površine steklenih delov, keramičnih delov in spajkanega stekla morajo imeti večjo ravnost, sicer debelina sloja spajkanega stekla ni dosledna, kar bo povzročilo povečanje tesnilne napetosti in celo svinca do eksplozije porcelanskih delov.
(3) Vezivo za spajkalni stekleni prah je lahko čista voda ali druga organska topila. Ko se kot vezivo uporabijo organska topila, ko postopek tesnjenja ni pravilno izbran, se bo ogljik zmanjšal in spajkalno steklo bo potemnelo. Poleg tega se bo pri tesnjenju organsko topilo razgradilo in sprostil se bo škodljiv plin za zdravje ljudi. Zato izberite čim več čiste vode.
(4) Debelina sloja stekla za tlačno spajkanje je običajno 30 ~ 50 um. Če je tlak premajhen, če je steklena plast predebela, se bo trdnost tesnjenja zmanjšala in nastajal bo celo Lake plin. Ker tesnilna čelna ploskev ne more biti idealna ravnina, je tlak prevelik, relativna debelina steklene plasti premoga se zelo razlikuje, kar bo povzročilo tudi povečanje tesnilne napetosti in celo povzročilo razpoke.
(5) Specifikacija postopnega segrevanja je sprejeta za kristalizacijsko tesnjenje, ki ima dva namena: eden je preprečiti nastanek mehurčkov v sloju spajkalnega stekla, ki ga povzroča hiter razvoj vlage v začetni fazi segrevanja, in drugi je preprečiti pokanje celotnega kosa in stekla zaradi neenakomerne temperature zaradi hitrega segrevanja, ko je velikost celotnega kosa in steklenega kosa velika. Ko se temperatura dvigne na začetno temperaturo spajke, se spajkalno steklo začne razbijati. Visoka temperatura tesnjenja, dolg čas tesnjenja in količina izločenega izdelka so koristni za izboljšanje trdnosti tesnjenja, vendar se zrakotesnost zmanjša. Temperatura tesnjenja je nizka, čas tesnjenja je kratek, sestava stekla je velika, tesnost za plin je dobra, vendar se trdnost tesnjenja zmanjša. Poleg tega število analitov vpliva tudi na koeficient linearne ekspanzije spajkalnega stekla. Zato je treba za zagotovitev kakovosti tesnjenja poleg izbire ustreznega stekla za spajkanje določiti razumno specifikacijo tesnjenja in postopek tesnjenja glede na preskusno stran. V procesu tesnjenja stekla in keramike je treba tudi specifikacijo tesnjenja prilagoditi glede na značilnosti različnih stekel za spajkanje.
Čas objave: 18. junij 2021