不透明石英板与透明石英棒的焊接工艺的制作方法

本发明涉及石英焊接技术领域，特别是一种不透明石英板与透明石英棒的焊接工艺。

背景技术：

在半导体的不断发展的当今，石英产品上越来越多的部位用到了不透明石英材料，并且这种趋势还在上升，甚至有些太阳能用石英产品上的很多部位也逐步开始用不透明石英材料代替透明石英材料，由于两种石英材料具有各自的优点，直观地来看两者的透明度不同，应用在不同场合可起到不同的视觉效果，材质上来说，透明石英材料内部致密度更高，而不透明石英材料内部的致密度则较低，在高温状态下两者这一特性尤其凸显，根据这一特性两者又可进行不同的搭配，无论选择哪种石英材料，不透明石英材料与透明石英材料连接处的焊接技术始终是目前需要突破的难题，焊接处石英材料的内部致密度能否均匀过度，直接关系到两者的连接强度和连接后的使用寿命；目前，不透明石英材料与透明石英材料的焊接为板与棒之间的焊接居多，比如许多石英盖板与盖板扶手之间，多数石英舟的框架与两侧侧板之间，不透明石英板与透明石英棒在焊接时极易爆裂，而且一旦爆裂不易修复，对生产厂家来说不仅会提高相应的生产成本，而且生产周期也会延长，造成不可预估的损失。

因此，现有的不透明石英件与透明石英件在焊接连接时存在焊接处易爆裂、产品连接处强度小，使用寿命短的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种不透明石英板与透明石英棒的焊接工艺。它具有焊接时连接处不易爆裂、产品连接质量高，使用寿命长的优点。

本发明的技术方案：不透明石英板与透明石英棒的焊接工艺，包括以下步骤：

a、对透明石英棒所要焊接的端面进行切割；

b、对透明石英棒切割后的端面进行倒角、磨砂和清洗，对不透明石英板的焊接部位进行磨砂和清洗；

c、将不透明石英板固定于水平工作台，透明石英棒用夹具进行定位，保持透明石英棒垂直于不透明石英板，并且透明石英棒的最底端距离不透明石英板0.8-1.2mm；

d、在透明石英棒与不透明石英板之间的间隙放置透明石英丝料，火焰喷枪高温喷射将其烧熔，随后连续加透明石英丝料将透明石英棒的倒角空缺补全，并立即退火；

e、对焊接处多余的焊料进行打磨；

f、对焊接处进行亮印检验，亮印处重新加透明石英丝料并烧熔、退火，直至无亮印出现；

g、清洗；

h、清洗后对焊接处进行表面抛光并退火；

i、尺寸检验。

前述的不透明石英板与透明石英棒的焊接工艺中，所述步骤b中倒角的切削量与透明石英棒的横截面积两者正相关。

前述的不透明石英板与透明石英棒的焊接工艺中，所述透明石英棒为方棒，倒角后方棒底部的外轮廓正投影为“v”字形。

前述的不透明石英板与透明石英棒的焊接工艺中，所述透明石英棒为圆棒，倒角后圆棒底部的外轮廓正投影为等边梯形。

前述的不透明石英板与透明石英棒的焊接工艺中，所述步骤b中清洗时先采用15％的hf溶液浸泡8-12min，然后用纯水冲洗，烘箱洁净烘干。

前述的不透明石英板与透明石英棒的焊接工艺中，所述步骤g中清洗时先采用10％的hf溶液浸泡5-10min，然后用纯水冲洗，烘箱洁净烘干。

与现有技术相比，本发明在不透明石英板与透明石英棒之间焊接时，采用透明石英丝头作为两者连接的焊料，焊接主要在靠近透明石英棒一侧进行，相比于采用不透明的焊料焊接，为了保证材料的一致性，不透明焊料需要从不透明石英板上切割下来，才能保证色差，本发明采用透明石英丝头则在操作上会更加便捷，在焊接前，不透明石英板固定于水平工作台上，在其上方垂直定位有透明石英棒，透明石英棒的最底端距离不透明石英板0.8-1.2mm，这个数据设置使得在焊接起始阶段为板材和棒材的热胀冷缩带来一定的形变空间，不易爆裂，首先在这个间隙内加适量透明石英丝料用火焰喷枪高温喷射将其烧熔，预连接透明石英棒与不透明石英板，随后采用连续加料的方式逐渐将透明石英棒的倒角空缺补全，补全后立即退火，避免连接处在空气的接触下温度骤变，减小爆裂概率，提高产品品质，整个过程均在靠近透明石英棒一侧进行，不破坏不透明石英板的边缘部位。

本发明在步骤b中对透明石英棒焊接端进行倒角处理，倒角的切削量与透明石英棒的横截面积两者正相关，根据透明石英棒的粗细可添加不等量的焊料，使不同粗细的透明石英棒在不透明石英板上均可有良好的焊接强度；针对目前95％以上的透明石英棒均为方棒或圆棒且方棒的横截面积远大于圆棒横截面积这一现状，为了提高焊接牢固度以及加焊料的便捷性，本发明使倒角后方棒底部的外轮廓正投影为“v”字形，圆棒底部的外轮廓正投影为等边梯形，在倒角处，两者均具有从上至下横截面积逐渐减小这一共同点，使得添加透明石英丝料焊接后，焊接处从上至下(也即从透明石英棒到不透明石英板的过渡处)石英内部的致密度从大到小逐渐渐变，在同一高度处致密度均匀，与常规焊接处石英内部致密度突变相比，本发明焊接处石英内部致密度逐渐过渡，连接更具“柔性”，使得连接后的强度更好，且在焊接过程中不易爆裂。

在退火后打磨焊接处的多余焊料，随后进行亮印的检测，亮印是考察两者焊接质量的一个重要指标，在多数情况下，经过上述步骤透明石英棒与不透明石英板之间不会存在亮印，若发生少数情况，为了提高品质，对亮印处进行另外添加透明石英丝料并烧熔、退火和打磨的再加工处理，直至无亮印出现，得到半成品，对半成品进行清洗、表面抛光和再次退火，最后检验得要成品，最终得到的成品品质好、焊接部位强度大，具有较长的使用寿命。

综上，本发明具有焊接时连接处不易爆裂、产品连接质量高，使用寿命长的优点。

附图说明

图1是透明石英圆棒与不透明石英板焊接前的状态示意图；

图2是透明石英圆棒与不透明石英板焊接中间过程的状态示意图；

图3是透明石英圆棒与不透明石英板焊接结束后的状态示意图；

图4是透明石英圆棒的端部结构图；

图5是透明石英方棒与不透明石英板焊接前的状态示意图；

图6是透明石英方棒与不透明石英板焊接中间过程的状态示意图；

图7是透明石英方棒与不透明石英板焊接结束后的状态示意图；

图8是透明石英方棒的端部结构图。

附图中的标记为：1a-透明石英圆棒，1b-透明石英方棒，2a、2b-不透明石英板，3-透明石英棒夹具，4-夹具底座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1：不透明石英板与透明石英棒的焊接工艺，包括以下步骤：

a、对透明石英棒所要焊接的端面进行切割；

b、对透明石英棒切割后的端面进行倒角、磨砂和清洗，对不透明石英板的焊接部位进行磨砂和清洗；

c、将不透明石英板固定于水平工作台，透明石英棒用夹具进行定位，保持透明石英棒垂直于不透明石英板，并且透明石英棒的最底端距离不透明石英板1.0mm；

d、在透明石英棒与不透明石英板之间的间隙放置透明石英丝料，火焰喷枪高温喷射将其烧熔，随后连续加透明石英丝料将透明石英棒的倒角空缺补全，并立即退火；

e、对焊接处多余的焊料进行打磨；

f、对焊接处进行亮印检验，亮印处重新加透明石英丝料并烧熔、退火，直至无亮印出现；

g、清洗；

h、清洗后对焊接处进行表面抛光并退火；

i、尺寸检验。

所述步骤b中倒角的切削量与透明石英棒的横截面积两者正相关，透明石英棒的横截面积越大，倒角的切削量也就越多。

本实施例中透明石英棒为圆棒，如图4所示，倒角后圆棒底部的外轮廓正投影为等边梯形。

所述步骤b中清洗时先采用15％的hf溶液浸泡10min，然后用纯水冲洗，烘箱洁净烘干。

所述步骤g中清洗时先采用10％的hf溶液浸泡8min，然后用纯水冲洗，烘箱洁净烘干。

步骤f中焊接处的亮印检测是考察两者焊接质量中重要的一环，亮印的出现普遍是由于焊料的加料不均，导致焊接后出现局部凹陷，凹陷处在光线的反射下以亮印的形式呈现，在多数情况下，经过上述步骤透明石英棒与不透明石英板之间不会存在亮印，若发生少数情况，为了提高品质，则需对亮印处进行另外添加透明石英丝料并烧熔、退火和打磨的再加工处理，直至无亮印出现。

焊接过程的状态变化如图1-图3所示，图1是步骤c后透明石英圆棒1a与不透明石英板2a焊接前的状态，透明石英圆棒1a水平放置在工作台，先由一对夹具底座4将其夹紧固定，夹具底座4上设置有可上下移动也可左右伸缩调节的透明石英棒夹具3，透明石英棒夹具3将透明石英圆棒1a夹紧定位，保持透明石英圆棒1a与不透明石英板2a两者距离1.0mm，随后在两者的间隙处放置透明石英丝料，并用火焰喷枪高温喷射将其烧熔，此时状态如图2所示，随后连续加透明石英丝料将透明石英圆棒1a的倒角空缺补全，并立即退火，焊接结束后产品状态如图3所示。

实施例2：不透明石英板与透明石英棒的焊接工艺，包括以下步骤：

a、对透明石英棒所要焊接的端面进行切割；

b、对透明石英棒切割后的端面进行倒角、磨砂和清洗，对不透明石英板的焊接部位进行磨砂和清洗；

c、将不透明石英板固定于水平工作台，透明石英棒用夹具进行定位，保持透明石英棒垂直于不透明石英板，并且透明石英棒的最底端距离不透明石英板1.0mm；

d、在透明石英棒与不透明石英板之间的间隙放置透明石英丝料，火焰喷枪高温喷射将其烧熔，随后连续加透明石英丝料将透明石英棒的倒角空缺补全，并立即退火；

e、对焊接处多余的焊料进行打磨；

f、对焊接处进行亮印检验，亮印处重新加透明石英丝料并烧熔、退火，直至无亮印出现；

g、清洗；

h、清洗后对焊接处进行表面抛光并退火；

i、尺寸检验。

所述步骤b中倒角的切削量与透明石英棒的横截面积两者正相关，透明石英棒的横截面积越大，倒角的切削量也就越多。

本实施例中透明石英棒为方棒，如图8所示，倒角后方棒底部的外轮廓正投影为“v”字形。

所述步骤b中清洗时先采用15％的hf溶液浸泡12min，然后用纯水冲洗，烘箱洁净烘干。

所述步骤g中清洗时先采用10％的hf溶液浸泡10min，然后用纯水冲洗，烘箱洁净烘干。

步骤f中焊接处的亮印检测是考察两者焊接质量中重要的一环，亮印的出现普遍是由于焊料的加料不均，导致焊接后出现局部凹陷，凹陷处在光线的反射下以亮印的形式呈现，在多数情况下，经过上述步骤透明石英棒与不透明石英板之间不会存在亮印，若发生少数情况，为了提高品质，则需对亮印处进行另外添加透明石英丝料并烧熔、退火和打磨的再加工处理，直至无亮印出现。

焊接过程的状态变化如图5-图7所示，图5是步骤c后透明石英方棒1b与不透明石英板2b焊接前的状态，透明石英圆棒1b水平放置在工作台，先由一对夹具底座4将其夹紧固定，夹具底座4上设置有可上下移动也可左右伸缩调节的透明石英棒夹具3，透明石英棒夹具3将透明石英圆棒1b夹紧定位，保持透明石英圆棒1b与不透明石英板2b两者距离1.0mm，随后在两者的间隙处放置透明石英丝料，并用火焰喷枪高温喷射将其烧熔，此时状态如图6所示，随后连续加透明石英丝料将透明石英方棒1b的倒角空缺补全，并立即退火，焊接结束后产品状态如图7所示。