Niêm phong thủy tinh và gốm

Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ hiện đại, yêu cầu về vật liệu kỹ thuật mới trong các lĩnh vực công nghệ cao như công nghiệp điện tử, công nghiệp năng lượng hạt nhân, hàng không vũ trụ và truyền thông hiện đại ngày càng cao. Như chúng ta đã biết, vật liệu gốm kỹ thuật (còn gọi là gốm kết cấu) được phát triển theo công nghệ hiện đại là những vật liệu kỹ thuật mới thích ứng với sự phát triển và ứng dụng công nghệ cao hiện đại. Hiện nay, nó đã trở thành vật liệu kỹ thuật thứ ba sau kim loại và nhựa. Vật liệu này không chỉ có điểm nóng chảy cao, khả năng chịu nhiệt độ cao, chống ăn mòn, chống mài mòn và các đặc tính đặc biệt khác mà còn có khả năng chống bức xạ, cách điện tần số cao và điện áp cao và các tính chất điện khác, cũng như âm thanh, ánh sáng, nhiệt, điện. , từ tính và sinh học, y tế, bảo vệ môi trường và các đặc tính đặc biệt khác. Điều này làm cho những loại gốm chức năng này được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực điện tử, vi điện tử, thông tin quang điện tử và truyền thông hiện đại, điều khiển tự động, v.v. Rõ ràng, trong tất cả các loại sản phẩm điện tử, công nghệ hàn kín gốm sứ và các vật liệu khác sẽ chiếm một vị trí cực kỳ quan trọng.

Việc niêm phong kính và gốm là một quá trình kết nối thủy tinh và gốm thành một cấu trúc hoàn chỉnh bằng công nghệ phù hợp. Nói cách khác, các bộ phận bằng thủy tinh và gốm sử dụng công nghệ tốt để hai vật liệu khác nhau kết hợp thành một khớp vật liệu không giống nhau và làm cho hiệu suất của nó đáp ứng các yêu cầu của cấu trúc thiết bị.

Việc niêm phong giữa gốm và thủy tinh đã được phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây. Một trong những chức năng quan trọng nhất của công nghệ hàn kín là cung cấp phương pháp chi phí thấp để sản xuất các bộ phận nhiều thành phần. Bởi vì việc hình thành gốm bị hạn chế bởi các bộ phận và vật liệu nên việc phát triển công nghệ hàn kín hiệu quả là rất quan trọng. Hầu hết gốm sứ, ngay cả ở nhiệt độ cao, cũng thể hiện đặc tính của vật liệu giòn, do đó rất khó chế tạo các bộ phận có hình dạng phức tạp thông qua sự biến dạng của gốm dày đặc. Trong một số kế hoạch phát triển, chẳng hạn như kế hoạch động cơ nhiệt tiên tiến, một số bộ phận đơn lẻ có thể được sản xuất thông qua gia công cơ khí, nhưng khó đạt được sản xuất hàng loạt do hạn chế về chi phí cao và khó xử lý. Tuy nhiên, công nghệ dán sứ có thể kết nối các bộ phận ít phức tạp hơn thành nhiều hình dạng khác nhau, điều này không chỉ giúp giảm đáng kể chi phí gia công mà còn giảm định mức gia công. Một vai trò quan trọng khác của công nghệ bịt kín là cải thiện độ tin cậy của cấu trúc gốm. Gốm sứ là vật liệu giòn, phụ thuộc rất nhiều vào khuyết tật. Trước khi hình thành hình dạng phức tạp, có thể dễ dàng kiểm tra và phát hiện khuyết tật của các bộ phận có hình dạng đơn giản, điều này có thể cải thiện đáng kể độ tin cậy của các bộ phận.

Phương pháp niêm phong thủy tinh và gốm sứ

Hiện nay, có ba loại phương pháp hàn kín gốm: hàn kim loại, hàn khuếch tán pha rắn và hàn thủy tinh oxit （ 1) Hàn kim loại hoạt động là phương pháp hàn và hàn kín trực tiếp giữa gốm và thủy tinh bằng kim loại phản ứng và chất hàn. Cái gọi là kim loại hoạt động đề cập đến Ti, Zr, HF, v.v. Lớp điện tử nguyên tử của chúng không được lấp đầy hoàn toàn. Vì vậy, so với các kim loại khác, nó có độ sống động cao hơn. Những kim loại này có ái lực lớn với oxit, silicat và các chất khác, dễ bị oxy hóa nhất trong điều kiện chung nên được gọi là kim loại hoạt động. Đồng thời, các kim loại này và Cu, Ni, AgCu, Ag, v.v. tạo thành liên kim loại ở nhiệt độ thấp hơn điểm nóng chảy tương ứng của chúng và các kim loại này có thể liên kết tốt với bề mặt thủy tinh và gốm sứ ở nhiệt độ cao. Vì vậy, việc niêm phong thủy tinh và gốm có thể được hoàn thành thành công bằng cách sử dụng vàng phản ứng này và chất nổ tương ứng.

(2) Niêm phong khuếch tán pha ngoại vi là một phương pháp thực hiện toàn bộ việc bịt kín dưới áp suất và nhiệt độ nhất định khi hai mảnh vật liệu cụm tiếp xúc chặt chẽ và tạo ra biến dạng dẻo nhất định, để các nguyên tử của chúng giãn nở và co lại với nhau.

(3) Chất hàn thủy tinh được sử dụng để hàn kín thủy tinh và sứ thịt.

Niêm phong kính hàn

(1) Thủy tinh, gốm và thủy tinh hàn trước tiên phải được chọn làm vật liệu bịt kín và hệ số giãn nở chân của cả ba phải phù hợp, đây là chìa khóa chính cho sự thành công của việc niêm phong. Điều quan trọng khác là kính được chọn phải được làm ướt tốt bằng thủy tinh và gốm trong quá trình niêm phong, và các bộ phận bịt kín (thủy tinh và gốm) không được biến dạng nhiệt, Cuối cùng, tất cả các bộ phận sau khi niêm phong phải có độ bền nhất định.

(2) Chất lượng gia công của các bộ phận: mặt cuối bịt kín của các bộ phận thủy tinh, bộ phận gốm và kính hàn phải có độ phẳng cao hơn, nếu không độ dày của lớp kính hàn không đồng đều sẽ làm tăng ứng suất bịt kín và thậm chí là chì đến sự bùng nổ của các bộ phận bằng sứ.

(3) Chất kết dính của bột thủy tinh hàn có thể là nước tinh khiết hoặc dung môi hữu cơ khác. Khi sử dụng dung môi hữu cơ làm chất kết dính, nếu chọn không đúng quy trình hàn kín, lượng cacbon sẽ bị khử và kính hàn sẽ bị đen. Hơn nữa, khi bịt kín, dung môi hữu cơ sẽ bị phân hủy và thải ra khí độc hại cho sức khỏe con người. Vì vậy, hãy chọn nước tinh khiết càng nhiều càng tốt.

(4) Độ dày của lớp kính hàn áp lực thường là 30 ~ 50um. Nếu áp suất quá nhỏ, nếu lớp kính quá dày, độ bền bịt kín sẽ giảm, thậm chí còn tạo ra khí hồ. Bởi vì mặt cuối bịt kín không thể là mặt phẳng lý tưởng, áp suất quá lớn, độ dày tương đối của lớp thủy tinh than thay đổi rất nhiều, điều này cũng sẽ làm tăng ứng suất bịt kín, thậm chí gây ra nứt.

(5) Thông số kỹ thuật của quá trình gia nhiệt từng bước được áp dụng cho quá trình hàn kết tinh, có hai mục đích: một là để ngăn chặn bong bóng trong lớp kính hàn gây ra bởi sự phát triển nhanh chóng của độ ẩm ở giai đoạn gia nhiệt ban đầu và thứ hai là là để tránh hiện tượng nứt toàn bộ mảnh và kính do nhiệt độ không đồng đều do nóng lên nhanh khi kích thước của cả mảnh và kính lớn. Khi nhiệt độ tăng đến nhiệt độ ban đầu của vật hàn, kính hàn bắt đầu vỡ ra. Nhiệt độ niêm phong cao, thời gian niêm phong dài và lượng sản phẩm thoát ra có lợi cho việc cải thiện độ bền niêm phong, nhưng độ kín khí giảm. Nhiệt độ hàn thấp, thời gian hàn ngắn, thành phần thủy tinh lớn, độ kín khí tốt, nhưng độ bền bịt kín giảm, Ngoài ra, số lượng chất phân tích cũng ảnh hưởng đến hệ số giãn nở tuyến tính của kính hàn. Do đó, để đảm bảo chất lượng bịt kín, ngoài việc lựa chọn kính hàn thích hợp, cần xác định thông số kỹ thuật bịt kín và quy trình hàn kín hợp lý theo bề mặt thử nghiệm. Trong quá trình hàn kín thủy tinh và gốm, thông số kỹ thuật niêm phong cũng phải được điều chỉnh theo đặc tính của các loại kính hàn khác nhau.