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可伐合金常见类型:铁镍钴玻璃封接合金
这种合金属于精密合金,又称可伐。它是铁、镍、钴的合金,一般含镍29%,钴18%,其余是铁。其膨胀系数由于钴的加入而降低,与钼及硬玻璃相近,适合于和硬玻璃作匹配封接。封接时表面生成有氧化钻的氧化层,而氧化钴极易溶于玻璃中而形成鼠灰色的封接面。当氧气不足时,由于氧化层几乎全部溶入玻璃而使封接面呈金属本身的银白色,虽不漏气,但强度很差。氧化过度时,则因氧化层太厚而呈深灰色甚至黑色,易造成漏气。
可伐的优点是其膨胀系数随温度变化的曲线与钼组玻璃的膨胀曲线几乎重合,因此与钼组玻璃封接时,其可靠性更高,这就使封接后的退火工艺较为简单。可伐的缺点是在变形加工时,它的结晶结构易于转变(奥斯丁体转变成马丁体)而使性能变化,如电阻率增加。因此,可伐零件在进行这类加工后,必须进行退火处理。在封接前,可伐零件须在1000℃左右湿氢中的退火,既可应力,还可使表面脱碳,这就使可伐不致在今后封接加热时,由于表面碳的氧化使封接处出现气泡而降低了封接处的强度和造成慢性漏气。另外,因可伐的电阻率高,如用作引线时,若考虑到过热所引起的炸裂问题,一般要在可伐表面上镀上一层高导电率的材料,如金、银、铜.或做成大面积接触。可伐的成分比例很重要,否则将影响封接面的应力。
在电真空器件中,铁镍钻封接合金广泛地用来制造引出环、引出线和管壳等零件。
可控气氛
在可伐合金中总存在着各种杂质,其中既有固态杂质,如碳、锰、硅等等,也含有气态杂质,如H2O、CO和CO2。其中由于碳在高温封接中,会与水气或氧发生氧化反应,产生CO2或CO,导致漏气、漏孔,因此在退火过程中,对可伐零件表面进行脱碳处理就显得十分必要。另外,可伐零件的表面也或多或少地存在着金属氧化物,故将金属氧化物进行还原也是必需的。众所周知,氢气是一种还原性气体,它能还原金属氧化物,同时当温度在700℃以上时,它具有一定的脱碳作用,而水蒸汽具有强烈的脱碳作用。因此,一般选择湿氢作为可伐零件退火的气氛。在高温湿氢中,发生如下化学反应:
上述化学反应是可逆反应,在密闭容器中反应是不能进行到底的,只能达到一个动态的平衡。对式(2)和(3)来说,水蒸汽是氧化性气体,而H2是还原性气体,为了使退火中的[Fe]不被氧化,应控制退火炉中的气氛为还原气氛。根据在上述反应中,水蒸汽处于一种比较活跃的位置,所以只要控制了炉中水蒸汽含量,便可控制炉中的气氛。在生产中通过测量“露点”来间接测量水蒸汽含量。在可控气氛退火炉中,为防止空气向炉内扩散,通常炉内气压略大于101325 Pa,为方便计算,则假定炉内气压为101325 Pa,采用1000℃的退火温度。,Kp为当反应达到平衡时的平衡常数,A为固体反应物的活度,P为气体反应物的分压强。
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可伐合金材料描述
Kovar®是一种真空熔炼的铁镍钴低膨胀合金,化学成分含量被控制在非常窄的范围内,以保证的均衡热膨胀性能。 同时,制造过程中严格地质量控制也确保了均衡的物理及机械性能,更加适合深冲压,冲压及各类切削加工。
材料用途
Kovar®用于硬玻璃及陶瓷的真空密封。广泛用于电子管,微波管,晶体管和二极管。在集成电路上,它被用于扁平集成电路和双列直插式封装。
密封准备
所有Kovar®制作的零件应该在湿氢气氛中进行脱气和退火处理。氢在室温下注入水中,通过水泡达到潮湿,必须小心防止表面碳化。热处理炉要有提供同样的气氛的冷却室。热处理在1540/2010°F (838/1099°C)温度范围内进行,热处理时间为从温度开始,20分钟升到温度,随后零件移到冷却区域,冷却到570°F (299°C)后取出。
金属与硬玻璃的密封时,金属有一层氧化膜,的氧化膜是薄的并紧紧吸附于金属表层。这样的氧化膜可以通过将零件在大气环境下加热到1200/1290°F (650/700°C) ,并持续一段时间到深灰色表层变成淡褐色氧化膜。
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