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真空密封(fēng)容器的釺焊填料
Release date:2022-12-26

在下文中,對本文的用於密封真空密封容器的釺焊(hàn)填料進行詳細(xì)描述。

該密封釺焊填料包括Ag--Cu-活性金屬,其(qí)中Cu-活性(xìng)金屬化合物的(de)含量不超過體積的40%。

活性金(jīn)屬的例子是Ti,Zr和(hé)Hf。在這些活性金屬中,鈦是特別優(yōu)選的。

在含有(yǒu)Ti作為活性金屬的(de)密(mì)封釺焊填料中,在例如圖1中的電子顯微鏡照(zhào)片中被示為塊(kuài)狀材料的Cu-Ti化合物分散在Ag和Cu中被示成細碎的碎片。

含(hán)有Ti作為(wéi)活(huó)性金屬的(de)Cu--Ti化合物的例子是CuTi,Cu3Ti,Cu4Ti,Cu3Ti2和Cu4Ti3。優選(xuǎn)使用高含量的Cu例如Cu4 Ti或(huò)Cu4 Ti和其他(tā)Cu-Ti化合物的混合物。與Ag--Cu共晶型釺焊填料相比,這種含有Cu4 Ti的釺焊填料(liào)在下述熱處理時(shí)有效(xiào)地提(tí)高了其熔化溫度,從而允許形成有助於(yú)熔(róng)化步驟中潤濕性能的(de)未熔化材料。

含有Zr作(zuò)為活性(xìng)金屬的Cu--Zr化合物的(de)例子是CuZr2,CuZr,Cu3Zr1和Cu3Zr。

含有Hf作為活性金屬的Cu--Hf化合物的例子(zǐ)是CuHf,Cu10 Hf7,Cu8 Hf3,Cu51 Hf14和(hé)Cu5Hf。

如果釺焊(hàn)填料中Cu活性金屬化合物的含量超過40%(體(tǐ)積),則Cu活性金屬化合(hé)物(wù)很(hěn)容易保留在由(yóu)釺焊填料形成的密封(fēng)層中,可能導致形(xíng)成能夠充(chōng)當泄漏通道的收縮標記空隙。鑒於在熔化步驟進行熱處理時形成足夠量的未熔化材料有(yǒu)助(zhù)於釺焊填料的潤濕(shī)性能,Cu活(huó)性金屬化合物的含量(liàng)下限優選(xuǎn)為(wéi)3體積%。釺焊(hàn)填料中Cu活性金屬化合物(wù)的含量更優選為5-25體積%。該係列中(zhōng)含有Cu活性金屬化合物(wù)的釺焊填料在陶瓷圓柱體的開口端具有進一步改善的潤濕性能(néng)。

Ag:Cu:活性金屬在釺焊填料組合物(wù)中(zhōng)的(de)比值(zhí)優選為50-59∶33-40∶1-17的摩爾比。

釺焊填料組合物中Ag:Cu的(de)比例優選(xuǎn)與共晶組合物的比例相似。具(jù)有這種組合物的釺料經過熱處(chù)理後可(kě)以在密封層中形成精(jīng)細的共晶結構。

從釺焊填料中(zhōng)的活性金屬通過提高(gāo)釺料的熔化溫度在熔化步驟中形成有助於(yú)潤濕(shī)性能的未熔化材料的觀點(diǎn)來看,活性金(jīn)屬優選以Cu化合物的形式整體存在。然而(ér),活(huó)性金屬可以部分地以單個活性(xìng)金屬元素的形式存在。活性金屬優選以3至17摩爾%的量包含在釺焊填料中。

本發明的真空密封容(róng)器參照(zhào)圖1和圖2進行詳細描述。

圖2是本發明真(zhēn)空密封容器的剖(pōu)麵圖,圖2是圖1中氣(qì)缸和密封蓋(gài)之間密封層的剖麵放大圖(tú)。兩個密封蓋 2 各有一個框架形的末端。密封蓋2的每個框架形端(duān)分別放置在陶瓷圓(yuán)筒1的(de)開口端上。兩(liǎng)個密封層3分別(bié)粘貼將密封蓋2的每個框架形端粘貼到(dào)圓柱體1的開口端。因此,氣缸1的開口端分別(bié)由密封蓋2封閉。

如圖1所示,每個密(mì)封層3由在圓柱(zhù)體1開口端側麵(miàn)形成的分(fèn)離活性(xìng)金屬層4和從隔(gé)離層4突出到框架(jià)形端2的Ag--Cu基主體5組成。如圖2所(suǒ)示,密封層3由(yóu)以下關係定義:L.gtoreq.4 T和.theta。ltoreq.60°C,其中L不超(chāo)過開口端的寬度,並且是鋪在圓柱體1開口端表麵的最小長度;T為(wéi)密封蓋2的框架形端部的(de)厚度和 theta。是與開口端表麵的角度。
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氣缸1由氧化鋁、氮化矽等陶瓷製成。

密封蓋2由不鏽鋼、鐵鎳(niè)合金等金屬製成(chéng)。

分離層4是指在其上沉澱至少30摩爾%活性金屬的層。所述偏選層4的厚度優選為50納米以上。如果偏析層的厚度小於50nm,則很(hěn)難在圓柱體的(de)開口端形成具有優異潤(rùn)濕性能的密封層。偏聚層的厚度更優選在50nm至10μm的範圍內。

在銀--銅基主體5中,銀和銅的含量不低於70摩爾%。主體5還可以含(hán)有不可避免的雜(zá)質,例(lì)如活性金屬和氧作(zuò)為(wéi)Ag和Cu以外的組分。特別優選的是,主體5中的Ag和Cu基本上以Ag--Cu共晶合金的形式存在。

密(mì)封層3的(de)形狀由開口端表麵(miàn)上(shàng)的(de)最小長度L和角度.theta定義的原因。開口端的表麵(miàn)如下。

如果L小於4 T,則(zé)很難通過密封層3將氣缸1與氣缸蓋2充分密封。L更(gèng)優選不少於5T。

如果 theta.超過60°C,密封層3的長腿性(xìng)能(néng)會變差(chà),並且很(hěn)難用密封蓋2充分密封氣缸1。更優(yōu)選在5至60°C的範圍內(nèi)。

在下文中,對本發明的真空密封(fēng)容器的製造方法進行詳細描述(shù)。

首(shǒu)先,準備兩個金屬密封蓋,每個密封蓋都有一個框架(jià)形的末端。金屬密封蓋的每個(gè)框架形端分別放置(zhì)在陶瓷圓柱(zhù)體的(de)開(kāi)口端上。兩(liǎng)個密封釺焊填料分別[敏感詞]氣缸的開口端和框(kuàng)架(jià)形端之間。每種釺焊填料由(yóu)Ag,Cu和活性金屬組成,其中Cu活性金屬化合物的含量不超過體積的40%。然後,每個(gè)釺焊填料在高於Ag--Cu共晶溫度的溫度下進行熱處理,直到分別在(zài)與每個釺焊填料接觸的圓柱體(tǐ)開口端表麵上形成由活性金屬製(zhì)成(chéng)的偏析層。圖1和圖2所示的真空密封容器就(jiù)是這樣(yàng)製造的。

氣缸由氧化鋁、氮化矽等陶瓷製成。密封蓋(gài)由(yóu)不鏽鋼、鐵鎳合金(jīn)等金屬製成。

釺焊填料以薄板或粉末的形式使用。

密封釺焊填料中(zhōng)的活性金屬的例(lì)子是Ti,Zr和Hf。

上麵使用的Cu活性金屬化合物與密封釺焊填料的描述相(xiàng)同。

密封釺焊填料中Cu活性金屬化合物量的定(dìng)義原(yuán)因與上述釺(qiān)焊填料的描述相同。釺焊填料中Cu活性金屬化合物的量更優選(xuǎn)在5-25體積%的範圍內(nèi)。

Ag:Cu:活性金屬在密封釺焊填(tián)料組合物(wù)中(zhōng)的比值優選為50-59∶33-40∶1-17的(de)摩爾比。

選擇上述(shù)熱處(chù)理的溫度以達到與密封釺焊填料中Ag和Cu成(chéng)分關係(xì)的[敏感詞]狀(zhuàng)態,並設定為(wéi)Ag--Cu相(分離(lí)層除外)最終完全熔化的溫度。如果熱處理(lǐ)溫度設(shè)置得太高,Cu活性金(jīn)屬化合物在加熱的初始階段與其他組分同時熔化,並且無法充分證(zhèng)明將Cu活性金屬化合物摻入釺焊填料的效果。例如,如果使用由(yóu)57.7摩爾(ěr)%Ag、38.5摩爾(ěr)%Cu和3.8mol%Ti組成的釺焊填料,其中整(zhěng)個Ti為Cu4 Ti的形式,則熱處理優選在約780至880°C下(xià)進行,因為Ag--Cu共晶溫度為780°C。

在這(zhè)種熱處理中,優選在形成偏析層(céng)後,通過將整個Cu活性金屬(shǔ)化合物熔化到熔化的(de)釺焊填料中來摻入。通過這種熱處理,可以抑製能夠在密封層中充當泄漏通道的收縮標記空隙的形成。熱處理優選在惰性氣體如(rú)氬(yà)氣的氣氛中進行,或在真空下進行

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