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真空密封容器的钎焊填料
发布时间:2022-12-26

在下文中,对本文的用于密封真空密封容器的钎焊填料进行详细描述。

该密封钎焊填料包括Ag--Cu-活性金属,其中Cu-活性金属化合物的含量不超过体积的40%。

活性金属的例子是Ti,Zr和Hf。在这些活性金属中,钛是特别优选的。

在含有Ti作为活性金属的密封钎焊填料中,在例如图1中的电子显微镜照片中被示为块状材料的Cu-Ti化合物分散在Ag和Cu中被示成细碎的碎片。

含有Ti作为活性金属的Cu--Ti化合物的例子是CuTi,Cu3Ti,Cu4Ti,Cu3Ti2和Cu4Ti3。优选使用高含量的Cu例如Cu4 Ti或Cu4 Ti和其他Cu-Ti化合物的混合物。与Ag--Cu共晶型钎焊填料相比,这种含有Cu4 Ti的钎焊填料在下述热处理时有效地提高了其熔化温度,从而允许形成有助于熔化步骤中润湿性能的未熔化材料。

含有Zr作为活性金属的Cu--Zr化合物的例子是CuZr2,CuZr,Cu3Zr1和Cu3Zr。

含有Hf作为活性金属的Cu--Hf化合物的例子是CuHf,Cu10 Hf7,Cu8 Hf3,Cu51 Hf14和Cu5Hf。

如果钎焊填料中Cu活性金属化合物的含量超过40%(体积),则Cu活性金属化合物很容易保留在由钎焊填料形成的密封层中,可能导致形成能够充当泄漏通道的收缩标记空隙。鉴于在熔化步骤进行热处理时形成足够量的未熔化材料有助于钎焊填料的润湿性能,Cu活性金属化合物的含量下限优选为3体积%。钎焊填料中Cu活性金属化合物的含量更优选为5-25体积%。该系列中含有Cu活性金属化合物的钎焊填料在陶瓷圆柱体的开口端具有进一步改善的润湿性能。

Ag:Cu:活性金属在钎焊填料组合物中的比值优选为50-59∶33-40∶1-17的摩尔比。

钎焊填料组合物中Ag:Cu的比例优选与共晶组合物的比例相似。具有这种组合物的钎料经过热处理后可以在密封层中形成精细的共晶结构。

从钎焊填料中的活性金属通过提高钎料的熔化温度在熔化步骤中形成有助于润湿性能的未熔化材料的观点来看,活性金属优选以Cu化合物的形式整体存在。然而,活性金属可以部分地以单个活性金属元素的形式存在。活性金属优选以3至17摩尔%的量包含在钎焊填料中。

本发明的真空密封容器参照图1和图2进行详细描述。

图2是本发明真空密封容器的剖面图,图2是图1中气缸和密封盖之间密封层的剖面放大图。两个密封盖 2 各有一个框架形的末端。密封盖2的每个框架形端分别放置在陶瓷圆筒1的开口端上。两个密封层3分别粘贴将密封盖2的每个框架形端粘贴到圆柱体1的开口端。因此,气缸1的开口端分别由密封盖2封闭。

如图1所示,每个密封层3由在圆柱体1开口端侧面形成的分离活性金属层4和从隔离层4突出到框架形端2的Ag--Cu基主体5组成。如图2所示,密封层3由以下关系定义:L.gtoreq.4 T和.theta。ltoreq.60°C,其中L不超过开口端的宽度,并且是铺在圆柱体1开口端表面的最小长度;T为密封盖2的框架形端部的厚度和 theta。是与开口端表面的角度。
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气缸1由氧化铝、氮化硅等陶瓷制成。

密封盖2由不锈钢、铁镍合金等金属制成。

分离层4是指在其上沉淀至少30摩尔%活性金属的层。所述偏选层4的厚度优选为50纳米以上。如果偏析层的厚度小于50nm,则很难在圆柱体的开口端形成具有优异润湿性能的密封层。偏聚层的厚度更优选在50nm至10μm的范围内。

在银--铜基主体5中,银和铜的含量不低于70摩尔%。主体5还可以含有不可避免的杂质,例如活性金属和氧作为Ag和Cu以外的组分。特别优选的是,主体5中的Ag和Cu基本上以Ag--Cu共晶合金的形式存在。

密封层3的形状由开口端表面上的最小长度L和角度.theta定义的原因。开口端的表面如下。

如果L小于4 T,则很难通过密封层3将气缸1与气缸盖2充分密封。L更优选不少于5T。

如果 theta.超过60°C,密封层3的长腿性能会变差,并且很难用密封盖2充分密封气缸1。更优选在5至60°C的范围内。

在下文中,对本发明的真空密封容器的制造方法进行详细描述。

首先,准备两个金属密封盖,每个密封盖都有一个框架形的末端。金属密封盖的每个框架形端分别放置在陶瓷圆柱体的开口端上。两个密封钎焊填料分别[敏感词]气缸的开口端和框架形端之间。每种钎焊填料由Ag,Cu和活性金属组成,其中Cu活性金属化合物的含量不超过体积的40%。然后,每个钎焊填料在高于Ag--Cu共晶温度的温度下进行热处理,直到分别在与每个钎焊填料接触的圆柱体开口端表面上形成由活性金属制成的偏析层。图1和图2所示的真空密封容器就是这样制造的。

气缸由氧化铝、氮化硅等陶瓷制成。密封盖由不锈钢、铁镍合金等金属制成。

钎焊填料以薄板或粉末的形式使用。

密封钎焊填料中的活性金属的例子是Ti,Zr和Hf。

上面使用的Cu活性金属化合物与密封钎焊填料的描述相同。

密封钎焊填料中Cu活性金属化合物量的定义原因与上述钎焊填料的描述相同。钎焊填料中Cu活性金属化合物的量更优选在5-25体积%的范围内。

Ag:Cu:活性金属在密封钎焊填料组合物中的比值优选为50-59∶33-40∶1-17的摩尔比。

选择上述热处理的温度以达到与密封钎焊填料中Ag和Cu成分关系的[敏感词]状态,并设定为Ag--Cu相(分离层除外)最终完全熔化的温度。如果热处理温度设置得太高,Cu活性金属化合物在加热的初始阶段与其他组分同时熔化,并且无法充分证明将Cu活性金属化合物掺入钎焊填料的效果。例如,如果使用由57.7摩尔%Ag、38.5摩尔%Cu和3.8mol%Ti组成的钎焊填料,其中整个Ti为Cu4 Ti的形式,则热处理优选在约780至880°C下进行,因为Ag--Cu共晶温度为780°C。

在这种热处理中,优选在形成偏析层后,通过将整个Cu活性金属化合物熔化到熔化的钎焊填料中来掺入。通过这种热处理,可以抑制能够在密封层中充当泄漏通道的收缩标记空隙的形成。热处理优选在惰性气体如氩气的气氛中进行,或在真空下进行

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