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石英玻璃与石英玻璃的封接工艺

发布时间:2016/6/9

石英玻璃与石英玻璃之间的封接方法有许多种,简要介绍如下

低熔点玻璃料焊的方法

首先在生产中常见的是用低熔点玻璃料焊的方法实现的封接。石英光学窗与石英管的连接就 是我国成功的产品。吊此结构件制成了在激光陀螺中使用的全石英He-Ne激光管。所采用的玻 璃焊料成分为:Si〇2 2g, ZnO 28. 3g,PbO 26. 2g, B203 8. 95go其焊接时最高温度不超 过 500。。。

在焊接之前,必须对石英玻璃表面做好处理工作。首要的是平面要平整,而且作出一定的粗 糙度。在加热时,使其接触面之间形成很均匀、很薄的焊料层,才能获得好的接头质量。

因为玻璃焊料与石英之间尚存在线膨胀系数的差异(如玻璃焊料线膨胀系数为80X lO-^C1),如果焊料层不均匀,会造成比非匹配焊接时的应力还大的应力,可导致接头破裂。 这一点往往是影响接头质量的主要因素。

实践表明,采用上述低熔点玻璃焊料焊接后的接头质量良好,气密性高,并可耐400°C的烘 烤和从室温突然放进氢火焰中的热冲击,接头性能也是良好的。

16.2.2.2采用In和In-Pb料悍接的方法

采用In和In-Pb焊料同样可实现石英与石英的焊接。在焊接之前首先在石英表面上烧上All

墨,使用纯In在真空中220°C完成石英的焊接。如果采用In-Pb焊料,焊前石英表面先真空镀一 层金属Cr,在真空中400°C条件下实行焊接,也获得了非常良好的焊接接头。

静电焊接方法

据参考文献介绍,采用静电焊接方法也可进行石英与石英之间的连接。其工艺方法的主要特 点是首先对石英接触表面进行抛光,加工到1〜2^m的精度,并在其表面上蒸发沉积厚度为1〜 2^m的中间导电层Si,而后在850°C、1500V电压下进行焊接。曾用此法焊出了激光器的石英管 与石英窗的气密型结构件。

采用低温活性料焊接的方法

采用低温活性焊料进行石英玻璃的焊接,国内已取得了生产应用经验。所谓低温活性焊料 (即DH焊料),其主要成分为Pb、Sn,另外加入Zn、Sb、Al、Si、Ti、Cu等微量元素。调整Pb 与Zn的比例可使熔点控制在170〜300°C温度范围内。其中Zn在焊料中润湿玻璃起着主要作用。 Sb可以提高焊接时界面的耐热性,增大焊料强度。如Al、Si、Ti、Cu可增加焊料的抗氧化性和 耐水性。

焊接工艺及焊前准备如下:

对于石英玻璃先是表面抛光,之后进行超声波清洗,再用清水冲洗,用等离子水煮沸,最后 烘干。对焊料片,先是按结构焊接缝形状制作成形,用超声波洗净并去油脂,用清水冲洗,最后 用酒精脱水处理。将石英件与其焊料装配好后便可在炉内加热和加压,使石英与石英件达到气密 性的封接。其封接强度取决于温度、压力和时间。其焊接温度要控制在焊料的液相线和固相线之

间,当焊料达到半熔化状态时,原子之间形成更为有利于扩散的条件,对于DH焊料来说,此温

度为230〜250°C最合适。

压力要控制适当,要足以使焊料产生塑性变形并使其塑性流动来补充表面凸凹不平,增强实 际的接触面积,进一步强化原子的扩散过程。对于石英之间的焊接来说,这种压力只要是在500〜 1200N/mm2范围内,均可达到气密性的焊接。如采用压力为900N/mm2,石英+石英的接头强度 为最高。从室温到200°C,又降到室温,一连三次热冲击,其接头均不裂、不漏,接头质量良好。




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