专利名称：一种玻璃-可伐合金激光焊接方法及其专用夹具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光焊接工艺，特别涉及一种可以成功封接玻璃和可伐合金的激 光焊接工艺和专用设备，属于激光焊接技术领域。
背景技术：
玻璃与金属良好封接的含义是玻璃与金属(或合金)表面在高温下达到良好的浸 润而紧密地结合在一起，随后冷却到室温时仍能牢固地封接在一起。现在的传统封接方法 主要可以分为两类
一种是真空环境下的扩散连接。文献《Pyrex玻璃与Kovar合金阳极键合界 面微观结构及其形成机制》(焊接学报.2008 :02)，《Metal to glass anodicbonding for Microsystems packaging)) (TRANSDUCERS' 03. 12thInternational Conference on Solid-State Sensors, Actuators andMicrosystems. Digest of Technical Papers (Cat. No. 03TH8664), vol.2, pl824_7，2003)，《Characteriziition of Kovar-Pyrex anodically bondedsamples-a new packaging approach for MEMS devices)) (Proceedings ofSPIE-The Internat ional Society for Optical Engineering, ν 4180, ρ 76-83,2000)等都有介 绍。该工艺首先将连接材料加工成符合技术要求的外形尺寸，然后对两者施加一定的结合 压力，并持续加热一定时间使连接表面相互靠近，有的会加持可控可变的电场，局部发生塑 性变形，使结合层原子间相互扩散进而形成可靠整体的连接方法。
另一种则是使用火焰熔封技术。文献《Pr印aration，properties andchemistry of glass and glass-ceramic-to-metal seals and coatings)) (Journal of materials science. 1993，vol 28 :2841-2886)，《超真空技术》(浙江大学出版社· 1991)都详细描述 过。该技术一般采用的是熔焊或钎焊方法，首先将金属置于湿氢或真空中高温处理，然后使 用火焰烧蚀氧化。将特殊接头外形的玻璃与金属固定好位置后，加热玻璃到其软化温度以 上，然后将金属接头慢慢插入玻璃中，保温一定时间，缓慢冷却到室温，封接后应立即退火 处理，有的甚至需要中间钎料。
如下表所示，这两项技术都有着较明显的不足
权利要求
1.一种玻璃一可伐合金激光焊接专用夹具，其特征在于，该装置包括夹具底座、弹簧、 中间件以及夹具罩；夹具底座上表面设有对称分布的圆形槽，弹簧置于圆形槽内；中间件 的下表面设有与夹具底座上表面具有相同分布的圆形槽，中间件通过此圆形槽置于弹簧 上，中间件的上表面设有方形凹槽作为施焊区域，在施焊区域的上表面中央设有一条透光 透气通道，通道贯通整个施焊区域通过中间件侧面的气孔与外界相通；夹具罩的下表面设 有凹槽，凹槽与中间件可间隙配合，在凹槽的侧面设有与中间件施焊区域内的通道相配合 的通气孔，并且在夹具罩上侧设有与中间件施焊区域相对应的透光透气通道，通气孔与此 通道连通，在夹具罩上侧设有螺纹通孔安装微调螺母；夹具底座与夹具罩可通过活扣固定 加紧。
2.利用上述夹具进行玻璃-可伐合金激光焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)清理去除可伐合金表面的杂质和氧化层先使用丙酮、NaOH丙酮溶液对可伐合金 表面进行超声清洁，然后使用质量浓度5% 10% HCl和质量浓度为5% 10% HNO3复合 酸处理合金表面，之后迅速冲洗，表面脱水处理，之后试件需要隔绝水汽保存以避免其他非 需求氧化物产生；(2)制备具有微结构的新氧化层将步骤1)处理后的样品置于高温炉中，以每小时 100°C 200°C的速度升温，然后在600°C 800°C之间保温10 30分钟，然后缓慢冷却到室温；(3)将步骤幻处理好的可伐合金置于专门设计的夹具中间件的施焊区域内，然后将玻 璃放在可伐合金上，固定好夹具，使得激光束通过透光透气通道穿过玻璃熔化下层金属表 面，以热导焊作用使两者连接。激光束离焦+5mm +20mm，激光功率300W 600W，激光扫 描速度30mm/s 60mm/s，光束扫描频率为0. 5 2Hz，使用保护气为乂和Ar混合气体，压 力为 IXlO5 5X IO5Pa0
全文摘要
本发明公开了一种玻璃-可伐合金激光焊接方法及其专用夹具，属于激光焊接技术领域。该装置包括夹具底座、弹簧、中间件和夹具罩；弹簧置于夹具底座上表面的圆形槽内；中间件通过下表面的圆形槽置于弹簧上，上表面施焊区设有通道，通道通过气孔与外界相通；夹具罩下表面设的凹槽可与中间件间隙配合，凹槽侧面的通气孔与夹具罩上的通道连通，在夹具罩设有微调螺母；夹具底座与夹具罩通过活扣固定加紧。焊接方法为将可伐合金表面的杂质和氧化层除去并制备具有微结构的新氧化层，然后将玻璃和可伐合金用上述夹具进行焊接。本发明适用范围广，可进行大尺寸硼硅3.3.玻璃-可伐合金焊接，对材料的没有特殊机械结构的要求，焊接条件要求简单。
文档编号C03C27/00GK102030486SQ201010515828
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者季凌飞, 涂冶, 蒋毅坚, 鲍勇 申请人:北京工业大学