玻璃－金属的铝丝热压封接工艺的制作方法

专利名称：玻璃－金属的铝丝热压封接工艺的制作方法
一种玻璃-金属的铝丝热压封接工艺属于固相焊接的热压封接技术领域。
传统的玻璃-金属封接一般采用火焰封接方法，把被封接的玻璃和金属熔封在一起，它要求被封接的玻璃-金属之间的膨胀系数非常匹配，相互差值小于6％，否则气密性差，且熔封后的玻璃管需仔细退火，以消除熔封造成的玻璃中的热应力，从而不仅使工艺过程复杂而且也加大了能耗，工艺的重复性也差。授权公告号为CN1028632C，名称为“玻璃-金属热压封接工艺”的中国发明专利公告了一项利用固态封接方法的热压技术来进行真空集热管的玻璃-金属间气密封接的工艺，它采用铅丝，封接温度为铅焊熔点的0.7～0.9倍；先预热以使封接时铅丝刚刚开始软化，就通过气缸迅速向其施加40～150kg/cm2的冲击压力，使其迅速变形分解，在其尚未来得及氧化时就已在50微秒～2分钟的时间内形成了气密的封接面，从而实现其热压真空直接封装的目的，其缺点是铅焊料的熔点低，若用于真空集热管的以铁、镍膨胀合金为材质的金属端盖和玻璃法兰封接时，相应地真空集热管的真空排气温度也随之降低，从而无法彻底排气，这对于真空集热管的金属端盖和玻璃法兰的封接而言，是远远不够的，从而不得不把其真空除气温度降低到铅熔点以下，使得对金属吸热片及其他金属元件的真空除气不彻底，使真空集热管在使用过程中放气速率增加，影响它的使用寿命。本专利申请人在1998.4.8提出的申请号为98101161.6，名为“玻璃-金属的磁脉冲热压封接工艺”的中国发明专利提出可以用电脉冲作为热压冲力，其优点是设备简单，操作方便，但需要的电功率较大，使成本增加。
本发明的目的在于提供一种成本低廉、气密性又好的玻璃-金属的铝丝热压封接工艺。
本发明的特征在于(1)玻璃-金属间的封接材料为直径在(φ1.0～φ2.5)mm之间的铝丝；(2)把压缩空气充入气缸使其向金属迅速充压来实现热压封接，其封接温度为铝熔点的0.6～0.9倍。
使用证明它达到了预期目的。
为了在下面结合实施例对本发明作详细描绘，现把本申请文件所使用的附图名称及编号简介如下

图1玻璃-金属端盖间铝丝热压封接装置的示意图。
实施例
在图1中，1是铁-镍合金金属端盖，2是铝丝，3是玻璃法兰，压缩空气的压强为3-8kg/cm2，作用时间为(20±1)微秒。
实施例1金属端盖1的厚度为0.6毫米，玻璃法兰8由直径57毫米玻璃管的一端熔化而成，其厚度为10毫米，要求表面光滑、无气泡、清洁无油，位于玻璃端盖1和玻璃法兰3之间的铝丝2呈环状，直径为1.0毫米，它与金属端盖1的接触面要平整无毛刺和无划痕，清洗干净且无油。在热压封接前，金属端盖1、环状铝丝2、玻璃法兰3用电炉把它们预热到400℃后，把压缩空气充入气缸，对金属端盖1的表面施加冲压力，使铝丝2上产生2.000kg/cm2压强，瞬间铝丝快速变形，实现气密封接。其真空集热管的漏气速率小于10-10mbar.L/sec数量级，满足真空度要求。
实施例2，玻璃法兰3由直径为70mm玻璃管一端熔化而成，其厚度为12mm，环状铝丝2的直径为1.5mm，金属端盖1的厚度为0.8mm，预热温度为580℃，在铝丝2上产生的压强为500kg/cm2，其余同上。测定真空集热管漏气速率为10-11mbar.L/sec数量级，满足真空度要求。
实施例3把直径为100mm玻璃管的一端熔化成厚度为14mm左右的玻璃法兰3，金属端盖1的厚度为1mm，环状铝丝2的直径为2.5mm，预热温度为450℃，在铝丝2上产生的压强为1000kg/cm2，其余同上。测定真空集热管的漏气速率小于10-10mbar,L/sec，数量级，密封性能满足要求。
这是因为本发明采用铝丝2为热压封接焊料，直径为1.0～2.5mm，封接温度为铝熔点的0.6～0.9倍，加热后由压强为3～8kg/cm2的压缩空气通过气缸向金属冲压，在20微秒的冲压时间内，其冲力作用在铝丝2上的压强为500-2000kg/cm2。由于加压时采用平面玻璃法兰3直接支承受力方式，热压封接时气缸对金属端盖1与玻璃法兰3之间的铝丝2有一个瞬间冲力，铝丝2在加热状态下，其大部分冲压能量使铝丝2产生塑性变形，同时使金属端盖1、铝丝2及玻璃法兰3之间的表面分子、原子相互扩散、渗透，在20微秒内实现真空封接。铝丝2在瞬间变形，使铝金属裸体在无氧化条件下冲压变形，相互之间粘接，形成金属端盖1和玻璃法兰3之间具有一定结合力的封接表面，达到真空封接目的。
它和以铅丝作封接焊料的玻璃-金属热压封接工艺相比有以下优点1．真空集热管可在较高温度下真空除气，使玻璃、金属元件除气较彻底，从而使真空集热管在使用过程中的放气速率降低，延长了使用寿命，降低了成本，其原因就在于铝的熔点比铅要高。
2．提高了玻璃法兰3和铝丝2之间的粘合强度，在铝丝2被冲压成形后，铝丝2已无法从玻璃法兰3的表面撕下，若用铅丝则一撕就掉，其理由在于铝丝的热压封接温度相对较高。
a．铝丝2与金属端盖1之间的粘合力也比用铅丝封接要牢得多，这是由于铝、镍的晶体结构都为面心晶体，其加热温度相对较高，它们之间的原子相互扩散、互溶的活力比铅丝要大得多之故。
本工艺不仅适合于真空集热管的真空封接，也同样适用于化工、轻工及其他行业上的同类真空容器的封接。
权利要求
1．一种玻璃-金属的铝丝热压封接工艺，它是一种先预热再用压缩空气使气缸迅速向金属冲压以使位于金属和玻璃之间的金属丝在极短的时间内形成气密的封接面的热压封接方法，其特征在于(1)．玻璃和金属之间的封接材料为直径在(φ1.0～φ2.5)mm之间的铝丝；(2)．封接温度为铝熔点(660℃)的0.6～0.9倍。
2．根据权利要求1所述的玻璃-金属的铝丝热压封接工艺，其特征在于所述的压缩空气的压强为3～8kg/cm2，作用时间(20±1.0)ms。
全文摘要
一种玻璃—金属的铝丝热压封接工艺属于固态焊接的热压封接技术领域,其特征在于:玻璃—金属间的封接材料为直径在(Φ1.0—Φ2.5)mm之间的铝丝,其封接温度为铝熔点的0.6～0.9倍,是用把压缩空气充入气缸使其向金属迅速充压来实现热压封接的,与以铅为封接材料的热压封接工艺相比,它具有真空除气彻底、粘合强度高等优点。
文档编号C03C27/00GK1226524SQ98125249
公开日1999年8月25日 申请日期1998年12月17日 优先权日1998年12月17日
发明者张入通 申请人:张入通