封接玻璃(六)：玻璃和金属的基本封接工艺

—　耐磅　·　ｔ　ｔ，　膏砸　广　Ｖ，　，　，　／　封接玻璃（六）　玻璃和金属的基本封接工艺　马英仁　（中国科学院一　海疆ｉ　而究所　２０００５０）　

金属材料的处理　

辟　

金属材料的处理包括两部分：清洁处理和热处理。　１．金属材料的清洁处理　金属材料在与玻璃封接前都要先进行清洁处理，以除去金属表面的油脂、污物。一般清　洁处理按下列步骤进行：　机械净化—一去油—一ｆ化学清洗—一烘干　【电化学清洗　（１）机械净化　借助于机械摩擦来部分地除去材料表面的各种化台物（如氧化层）及　粘附着的污物。常用的办法是用砂纸和细金属钨丝擦，有时也用肥皂擦洗。　（２）去油　常用碱液去油和有机溶剂去油。碱液去油法是将２ｏ％左右的氢氧化钠　或氢氧化钾的碱液加热至７０￣８０￣Ｃ，以与油脂发生皂化作用。油脂也能溶解在许多有机溶　剂中，达到去油目的。常用的有机溶剂有：丙酮、乙醚、三氯乙烯等等，其中以三氯乙烯去油　力最强　（３）化学清洗　利用零件表面的化台污物在化学液体中的溶解来达到清洗的目的，　可得到高度清洗的表面。　（４）电化学清洗　又称电解清洗或反电镀。它是将零件浸入特别配制的溶液中通　电，使零件表面的金属和金属化合物脱离零件，投入溶液，从而获得高度清洗的表面。　（５）烘干　经上述方法清洗的金属表面根可能残留碱或酸的离子，必须用蒸馏水或　去离子水冲洗干净并烘干，然后用清洁纸包起来，放在干燥器中贮存备用。　２．金属材料的热处理　金属材料在生产过程及存放期间，内部往往含有很多气体，如Ｇ０、几、Ｈｅ及Ｏｏ２等。　这些气态杂质的存在，会使电真空器件和电子元件内存在放气源，在高温下分解出气态杂　质，破坏电子器件的真空度，沾污工作气体和工作物质，使阴极（或电极）中毒，甚至使电子管　或光源失效。其次，未经去气处理的金属零件的封接处会产生大量气泡，影响气密性及封接　强度，甚至造成封接处漏气或炸裂。因此金属零件在清洁处理后还需进行加温热处趣，即将　盎属置于氢气（湿氢）或真空中进行高温加热，使金属内部的气体迅速扩散到压力较低的外　部；或使氢气扩散到金属内，取代其它气体。这一工艺过程称为烧氢处理。例如，经清洁处理　

船·　玻璃与搪瓷２ｌ誊３期　

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图１烧氢、未烧氯可伐与玻璃的封接　后的可伐，还不能与玻璃封接，必须经烧氢处理。目的是除去可伐材料中的杂质、气体，尤其　是氧和碳一类的化台物。烧氢处理后的可伐与玻璃封接，封接面光滑透吼结合牢固，气密　性好（图１）。　烧氢处理时，金属的氢气在真空排气时很容易排去，还可击除金属表面的氧化层，对它　进行还原处理。　金属零件经清洁处理和烧氢处理后，还需对封接部位作氧化处理，以提高金属与玻璃的　润湿性，保证封接界面的结台质量。但在进行火焰加热氧化处理时，必须严格控制氧化程　度，不应烧得金属发亮，温度过高致使氧化过度；反之　如氧化不足，氧化膜过薄，封接后会产“‘　生漏气现象。操作人员通常凭经验从封接面的颜色即可判断封接质量的优劣。　

二、基本封接工艺　根据各种电真空器件及电子元件中金属与玻璃的结构特点，可选择不同的封接工艺。　主要有下面五种：　１．围封封接　这种封接的金属以杆状形式被玻璃包围，故又称为杆状封接。它的封接形式应用很广，　常用于电子管和灯泡工业生产中的梳形芯柱和平板芯柱的制造中，如图２所示。它是将玻　璃喇叭管、排气管、导线通过梳形芯柱机，熔封组台起来的。其熔封步骤是：将玻璃喇叭管放　入夹具，同时插入两根导线及一根排气管，用火头加热至软化，再用大火加热至熔化状态，用　轧板轧扁封接处使其基本成形　接着将芯柱肩部吹胖成圆弧形，并由排气管吹入压缩空气，　打穿成排气孔，最后将成形芯柱进行退火　

玻璃＿与塘瓷２１巷３期　４　

图２梳形芯柱制造示意图　１一排气管２＿＿导线３－＿喇叭　形芯柱　

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维普资讯 http://www.cqvip.com 在芯柱｛５ｌ５造中，根据产品的不同要求可选用杜美丝和软玻璃封接，或选用鸽杆与硬玻璃　封接。后者在封接前应先烧玻珠，其步骤是：将清洗烘干过的钨杆在氧化火焰上加热．使之　产生一层薄薄的氧化层，随即套上一小段玻璃套管　钨组玻璃　．在氧化焰上边烧边转，从一　端烧熔至另一端，使玻管与钨杆熔封在一起。　对梳形芯柱的封接应满足如下要求：（１）封接处的颜色要符合要求，即杜美丝与玻璃熔　封后颜色呈红色，而钨杆与玻璃焙封后呈金黄色　封接处玻璃应烧透；（２ｊ苍柱的外形尺寸　应符台要求。排气管、喇叭管直正直；（３）导丝结点不能太大，结点应夹封在玻璃中间，封接　中应注意避免内导照的表层被氧化；（４）排气管要牢固，厚度均匀，排气孔大小适宜；（５）金属　与玻璃封接处不可产生串莲的气泡，（６）芯　柱应经良好退火，不存在过大的应力。　平板芯柱用于接收放大管和振荡管等　器件中，多数采用直径为ｌ毫米左右的钨　杆、钼杆或高铬钢作引线。生产过程大致　如下：先制好玻璃毛坯　然后在毛坯中放入　金属　ｉ线（带玻珠的），加热到玻璃软化后，　再用模具压成，如图３所示，　

．　图３平板芯柱的制造过程　ａ．乏坯ｂ．带玻珠的引线ｅ成品　

除梳形芯柱和平板芯柱外，还有金属管芯柱及烧结式芯柱。前者有两种结构形式，都是　以冲制的钢盘为底座，一种是金属底的，另一种是玻璃底的。后一种是采用玻璃粉末与引线　经烧结而制成，其优点在于有大量引出线，而其相互距离又可很近。烧结时，模具搁置在空　气不流通的盒子内，免使引线过度氧化。模具一般采用石墨制造，因为石墨耐高温，且与玻　璃不会粘在一起，而模具外的盒子则用耐热钢来做。它主要用于引出线多的电子束器件中。　２．贴边封接　贴边封接有如下三种形式　（　管状封接　封接时在金属管的封接端贴上一层玻璃的薄边。管状封接按金属与　玻璃贴边的具体情况又分内蹙封接，外壁封接，内外壁封接及插入式边缘封接等。　铜是这种封接最典型的，它能与膨胀系数３９×２０　／。Ｃ直至ｌＯ２×２０　／。ｃ之间的任意　玻璃封接，这种封接常用于大型振荡管及某些超高频器件中。为防止封接处形成过大的应　

（１）　锥度ｌ　５一ｌ：ｌＯ　争　

力，铜的边缘应加工成刀刃状，刃厚约ｏ，ｏ２５一　ｏ．ｏ５毫米，锥度为１：５￣１：２ｏ　无氧铜的两端可　分别与较、硬玻璃封接成过渡接头．如图４所示。　管状封接的工艺为：把铜管边缘加工成薄　薄的刀刃状，经过净化和去气处理，将封接边缘　加热并浸入硼砂饱和溶液中。取出后除去多余　的硼砂　加热至灼红　使硼砂熔化并附于金属上。　待铜管表面成为砖红色Ｏｕ。ｏ时，便可　玻璃　４玻管与无氧锔封接　封接。　封接在玻璃车床上进行，比铜管锥体直径略大的玻管夹在夹头上旋转加热，把末端收缩　戚锥体，使其能伸入铜锥体。另将已有硼砂涂层之铜锥体，夹在移动夹头上加热到赤红色，然　后推入已加热软化的玻管，玻璃与铜管一起高速旋转，由于离心力的作用，玻璃紧粘在铜管刃　

、５４·　玻璃与搪瓷２１替３期　

维普资讯 http://www.cqvip.com 口的内壁。降低转速，控制火头大小、夹头位置及吸气大小，使玻璃堆积在铜管￡形成突缘　或卷边，再用工具把卷边压向铜的外壁上、外壁玻璃要短于内壁，使冷却后玻璃承受压应　力，不致脱离铜管。外壁玻璃还能起到保护金属薄边、免受机械擦伤及防止高压击穿的作　用。封接后应立即退火　管状封接也可进行匹配，如可伐与钼组玻璃、铁铬台金与软玻璃。由于其“很接近，不　必采用薄边形式，内外贴边长度可大致相等，但封接边缘仍应符合贴边封接的要求。　近年来，电光源常采用一种新的封接法——气泡封接，它是在真空封接的基础上加以改　进而成。封接方法是：把铝箔卷成圆筒　内包一个密闭的小石英气泡，封接时钼箔既受到石　英管外界的大气压力，又受到石英气泡因受热而膨胀的压力，这样铝箔被两层石英玻璃紧　紧地夹封在中间。这种封接应用于大功率的气体放电灯中，钼箔能承受高达一百多安培的　大电流的作用。　（２）盘片封接　封接时在金属圆盘的两面，复上两根同轴等直径的玻管贴边　采用高　额感应加热法。待玻璃软化后，仅需施加极小的压力，就能使它与玻璃封接（图　）。　

斑，、由　

图５　ａ．盘片封接ｂ．窗口封接ｅ．带状封接　

这种方法可以是匹配封接也可以是非匹配封接。后者靠铜盘的变形来抵消玻璃和金属　产生的应力　因而铜盘厚度不能太厚（Ｏ．２５一Ｏ．８Ｏ毫米）　且铜盘还必须作成一种适于变形　的形状　（３）窗口封接　它是把玻璃的四周贴封在金属窗口的边缘上（图５ｂ）。这种封接广　泛用于超高额器件和电子束器件的生产中。操作时　玻璃制品和金属零件先用不锈钢夹具　装配，然后用火焰加热法加热金属（经过预氧化），使玻璃间接受热软化，从而完成封接　封　接后必须退火。　８．带状封接（图５ｏ）　它广泛用于高压汞灯中石英玻璃与铝箔的封接，显然，这是非匹配封接。钼片厚度宜控　制在０．０＂２￣０．ｏ５毫米，呈现软金属特性，通过变形消除应力，以获得封接的气密性。　钼箔带在封接前应进行反电镀　使其边缘呈刀口状。钼箔在空气中加热到４ＯＯ。Ｃ时，表　面发生氧化，因而封接时必须通以氩气，保护钼箔。石英玻璃的软化温度高达１６５０。Ｃ　需用　氢氧火焰加热，才能使石英玻璃很快软化与铝箔压封。　Ｉ．中间玻璃过渡封接　这是应用在　相差较大的玻璃和金属间的封接法。它可将石英玻璃与钨秆或钼杆进行　可靠的棒状封接。　采用的中间玻璃通常是硼硅酸盐玻璃。这类玻璃中氧化硅含量较高，碱含量极少。它　是由各种氧化物（如ＳｉＯ。、Ｂ。０。、ＡｌｓＯｓ、ＺｎＯ、Ｋ。０、Ｎａ。Ｏ等）按不同比例直接熔制成所需ａ　的玻璃。例如从石英玻璃过渡到钨组玻璃的中间玻璃　便是把石英玻璃与ＧＧ一１７玻璃洗净　

藏璃与搪瓷２１巷３期　·豁。　

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