Зі стрімким розвитком сучасної науки і техніки вимоги до нових інженерних матеріалів стають все вищими в галузях високих технологій, таких як електронна промисловість, атомна енергетика, аерокосмічна промисловість і сучасний зв’язок. Як ми всі знаємо, інженерні керамічні матеріали (також відомі як конструкційна кераміка), розроблені за допомогою сучасних технологій, є новими інженерними матеріалами, адаптованими до розвитку та застосування сучасних високих технологій. Нині він став третім інженерним матеріалом після металу та пластику. Цей матеріал не тільки має високу температуру плавлення, стійкість до високих температур, стійкість до корозії, зносостійкість та інші спеціальні властивості, але також має радіаційну стійкість, ізоляцію високої частоти та високої напруги та інші електричні властивості, а також звук, світло, тепло, електрику , магнітні та біологічні, медичні, природоохоронні та інші спеціальні властивості. Це робить цю функціональну кераміку широко використовуваною в галузях електроніки, мікроелектроніки, оптоелектронної інформації та сучасного зв'язку, автоматичного керування тощо. Очевидно, що у всіх видах електронних виробів технологія герметизації кераміки та інших матеріалів займатиме надзвичайно важливе місце.
Герметизація скла та кераміки – це процес з’єднання скла та кераміки в єдину конструкцію за відповідною технологією. Іншими словами, скляні та керамічні деталі використовують хорошу технологію, щоб два різні матеріали поєднувалися в різнорідний матеріал, щоб його продуктивність відповідала вимогам структури пристрою.
За останні роки герметизація між керамікою та склом швидко розвивається. Однією з найважливіших функцій технології ущільнення є забезпечення дешевого методу виготовлення багатокомпонентних деталей. Оскільки формування кераміки обмежене деталями та матеріалами, дуже важливо розробити ефективну технологію ущільнення. Більшість кераміки, навіть при високій температурі, також демонструють характеристики крихких матеріалів, тому дуже важко виготовляти деталі складної форми шляхом деформації щільної кераміки. У деяких планах розвитку, таких як удосконалений план термічного двигуна, деякі окремі частини можуть бути виготовлені шляхом механічної обробки, але важко досягти масового виробництва через обмеження високої вартості та складності обробки. Однак технологія герметизації порцеляни може з’єднувати менш складні частини в різні форми, що не тільки значно знижує вартість обробки, але також зменшує допуск на обробку. Ще одна важлива роль технології герметизації – підвищення надійності керамічної конструкції. Кераміка є крихким матеріалом, який дуже залежить від дефектів. Перш ніж сформується складна форма, легко перевірити та виявити дефекти деталей простої форми, що може значно підвищити надійність деталей.
Спосіб ущільнення скла та кераміки
На даний момент існує три види методів ущільнення кераміки: зварювання металу, дифузійне зварювання в твердій фазі та зварювання оксидним склом（ 1) Активне зварювання металу — це метод зварювання та ущільнення безпосередньо між керамікою та склом за допомогою реактивного металу та припою. Так званий активний метал відноситься до Ti, Zr, HF і так далі. Їхній атомний електронний шар заповнений не повністю. Тому в порівнянні з іншими металами він має більшу жвавість. Ці метали мають велику спорідненість до оксидів, силікатів та інших речовин і найлегше окислюються в загальних умовах, тому їх називають активними металами. У той же час ці метали та Cu, Ni, AgCu, Ag тощо утворюють інтерметаліди при температурах, нижчих за їхні відповідні точки плавлення, і ці інтерметаліди можуть добре зв’язуватися з поверхнею скла та кераміки при високій температурі. Таким чином, герметизація скла та кераміки може бути успішно завершена за допомогою цього реактивного золота та відповідної вибухової речовини.
(2) Периферійна фазова дифузійна герметизація — це метод реалізації повної герметизації під певним тиском і температурою, коли два шматки кластерних матеріалів тісно контактують і створюють певну пластичну деформацію, так що їхні атоми розширюються та стискаються один з одним.
(3) Скляний припій використовується для герметизації скла та м’ясної порцеляни.
Герметизація паяного скла
(1) Скло, кераміка та скло для припою повинні бути обрані як герметизуючі матеріали спочатку, а коефіцієнт розширення стопи для трьох повинен відповідати, що є основним ключем до успіху герметизації. Інший ключ полягає в тому, що вибране скло має бути добре змочене склом і керамікою під час запечатування, а запечатані частини (скло та кераміка) не повинні мати термічної деформації. Нарешті, усі частини після запечатування повинні мати певну міцність.
(2) Якість обробки деталей: ущільнювальні торці скляних частин, керамічних деталей і скла для пайки повинні мати вищу площину, інакше товщина шару скла для припою буде непостійною, що призведе до збільшення напруги ущільнення, і навіть свинцю до вибуху порцелянових деталей.
(3) Сполучною речовиною для порошку припою може бути чиста вода або інші органічні розчинники. Коли органічні розчинники використовуються як сполучна речовина, якщо процес герметизації не вибрано належним чином, вміст вуглецю зменшиться, а скло припою почорніє. Крім того, при герметизації органічний розчинник буде розкладатися, і буде виділятися шкідливий для здоров'я людини газ. Тому вибирайте якомога більше чисту воду.
(4) Товщина скляного шару припою під тиском зазвичай становить 30 ~ 50 мкм. Якщо тиск занадто малий, якщо скляний шар занадто товстий, міцність ущільнення буде знижена, і навіть буде вироблятися газ Lake. Оскільки ущільнювальна торцева поверхня не може бути ідеальною площиною, тиск занадто великий, відносна товщина шару вугільного скла сильно змінюється, що також спричинить збільшення напруги ущільнення та навіть розтріскування.
(5) Специфікація поетапного нагрівання прийнята для кристалізаційного ущільнення, яке має дві мети: одна полягає в запобіганні бульбашці в шарі скла припою, спричиненій швидким розвитком вологи на початковій стадії нагрівання, а інша полягає в тому, щоб уникнути розтріскування цілого шматка та скла через нерівномірну температуру внаслідок швидкого нагрівання, коли розмір цілого шматка та скляного шматка великий. Коли температура підвищується до початкової температури припою, скло припою починає вириватися. Висока температура зварювання, тривалий час зварювання та кількість продукту, що виривається, сприяють покращенню міцності зварювання, але повітронепроникність зменшується. Температура ущільнення низька, час ущільнення короткий, склад скла великий, газонепроникність хороша, але міцність ущільнення знижується. Крім того, кількість аналітів також впливає на коефіцієнт лінійного розширення скла припою. Тому, щоб забезпечити якість герметизації, окрім вибору відповідного скла для припою, слід визначити розумну специфікацію герметизації та процес герметизації відповідно до тестової поверхні. У процесі ущільнення скла та кераміки специфікація ущільнення також повинна бути скоригована відповідно до характеристик різного скла для припою.
Час публікації: 18 червня 2021 р