封接合金又稱定膨脹合金或可伐合金。在-70至500℃溫度范圍內(nèi)，具有比較恒定的較低或中等程度膨脹系數(shù)的合金。它與玻璃或陶瓷等被封接材料的膨脹系數(shù)相接近，從而達(dá)到匹配封接的效果。主要類型有鐵鎳、鐵鎳鈷、鐵鎳鉻系合金。還有無氧銅、鎢、鉬及其合金和復(fù)合材料。主要用于電子工業(yè)及電真空工業(yè)作封接材料。 [1] 

中文名 封接合金 外文名 sealing alloy 別    稱 定膨脹合金、可伐合金 溫度范圍 -70至500℃ 主要類型 鐵鎳、鐵鎳鈷、鐵鎳鉻系合金 應(yīng)用行業(yè) 電子工業(yè)及電真空工業(yè)

目錄

1 發(fā)展歷程

2 作用原理

3 特點(diǎn)性能要求

4 常見類型

發(fā)展歷程編輯

19世紀(jì)初，已開始用鉑作為封接材料與軟玻璃封接。1879年，愛迪生(T.Edison)發(fā)明的白熾燈泡以及早期的電子管和X射線管通過玻璃的引出線都用鉑絲。在 1896年法國吉堯姆 (C.E.Guillaume)制成因瓦(Invar)合金(36Ni-Fe)以后,又派生出了代替鉑的46Ni-Fe封接合金，這是早的封接合金。后來進(jìn)一步改進(jìn)這種合金,在表面覆一層薄銅,這種覆銅的42Ni-Fe絲(俗稱杜美絲，Dumet Wire)用作非匹配軟玻璃封接引出線一直使用到70年代。隨著電真空技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了熔點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)更低的硬玻璃。初期采用鉬或鎢與硬玻璃封接。20世紀(jì)30年代出現(xiàn)了與硬玻璃封接的稱為可伐 (Kovar)的Fe-Ni-Co合金;此外,還出現(xiàn)了與軟玻璃封接的Fe-Ni-Cr系、Fe-Cr系、Fe-Ni-Cu系等封接合金。

二次世界大戰(zhàn)后，隨著超高頻、大功率電真空器件的發(fā)展，出現(xiàn)了與氧化鋁、氧化鈹?shù)忍沾煞饨拥暮辖?。?duì)膨脹合金提出兼具高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電、無磁性等物理性能的要求。為此采用了復(fù)合膨脹合金（如覆銅的可伐合金帶材和絲材）、含難熔金屬的封接合金 （如Ni-Mo、Ni-Mo-W系等），但用量都不大。

在一定的溫度范圍內(nèi)，金屬與玻璃的熱膨脹系數(shù)相一致的封接稱為匹配封接。兩者的熱膨脹系數(shù)相差較大的封接稱為非匹配封接。一般采用匹配封接，以密封質(zhì)量。附表列出了一些常用封接合金的牌號(hào)、成分、平均熱膨脹系數(shù)和用途。圖2和3分別示出合金、玻璃和陶瓷的膨脹曲線。

作用原理編輯

金屬與玻璃封接是靠金屬表面所形成的一層致密的氧化膜與加熱后的玻璃通過擴(kuò)散熔融而完成結(jié)合的。金屬與陶瓷不能直接熔融粘合，而是在陶瓷封接面金屬化后用焊料來連接。在封接和使用的整個(gè)過程中，封接合金不應(yīng)發(fā)生能引起膨脹特性有明顯變化的相變。封接合金的熔點(diǎn)需高于玻璃熔封和陶瓷封焊的溫度，應(yīng)能與無氧銅等金屬釬焊或熔焊，并具有良好的加工性，以便制成絲材、帶材、管材和沖壓成各種形狀的復(fù)雜零件。

特點(diǎn)性能要求編輯

封接合金的特點(diǎn)為：

1)制造電子管各工藝溫度范圍內(nèi)和管子使用溫度范圍內(nèi)，合金的熱膨脹特性都應(yīng)與玻璃或陶瓷相匹配。

2)在使用溫度范圍內(nèi)，合金組織不得發(fā)生變化；

3)合金表面應(yīng)容易形成牢固而致密的氧化膜；

4)合金的熔點(diǎn)應(yīng)高于玻璃的封接溫度；

5)合金的封接、焊接、電鍍和機(jī)械加工等工藝性能良好；

6)不純物質(zhì)(揮發(fā)物)、夾雜物、氣體含量應(yīng)盡量少；

7)塑性良好，能經(jīng)受冷、熱變形，容易制成各種形狀的零件。

在這些性能要求中，重要的是與玻璃或陶瓷接近的熱膨脹特性和對(duì)玻璃有良好的浸潤性。這兩個(gè)性質(zhì)總稱為合金的可封接性。 [2] 

常見類型編輯

玻璃封接用鉻鐵合金

和玻璃封接用的鉻鐵合金是含鉻28%的鉻鐵合金，又稱做高鉻鋼或28號(hào)膨脹合金。合金中由于加入了鉻，使膨脹系數(shù)降低，因此可與軟玻璃進(jìn)行匹配封接。含鉻量高的鉻鐵合金，一般在室溫至熔點(diǎn)溫度的全部范圍內(nèi)將是鐵氧體的狀態(tài)，所以也稱做鐵氧體的鉻鐵合金。這種合金在封接前需在濕氫中加熱到950℃，使表面形成灰綠色的、薄而致密的CrO3及Fe2O3的氧化層，這種氧化層能很好地溶入玻璃并形成草綠色或褐綠色的封接面。這種合金的特點(diǎn)是，由于含鉻量大于28%，因而其相變點(diǎn)特別高。一般顯像管的二陽極引線帽及彩色顯像管中屏上固定蔭罩框架的錐頭。圓掃描示波管的偏轉(zhuǎn)電極針等，以及盤形芯柱的管針，均是由高鉻鋼制的。過去當(dāng)顯像管玻璃錐體的壓制工藝未解決時(shí)，曾用高鉻鋼作成金屬錐體，再和玻璃屏進(jìn)行封接，這在一些老式顯像管中還可看到。然而必須注意，當(dāng)加熱到800-1200℃以上時(shí)，將產(chǎn)生奧斯丁體鐵，這種奧斯丁體的膨脹系數(shù)要比鐵氧體的鉻鐵合金大得多，并且在較低溫度時(shí)，仍能穩(wěn)定地保存在合金中，在這種情況下，將使膨脹系數(shù)改變，因而就會(huì)出現(xiàn)膨脹系數(shù)特性曲線不正常的危險(xiǎn)，而使材料不適合和玻璃封接。因此，鐵氧體的鉻鐵合金無論是在冶煉生產(chǎn)中或是在使用中，對(duì)于奧斯丁體的出現(xiàn)，必須給予很大的注意。

鉻鐵合金沒有氧化的危險(xiǎn)，所產(chǎn)生的綠到鼠灰色的氧化鉻及氧化鐵表面層，是非常牢固地附著在合金絲上，并且在封接過程中還可防止進(jìn)一步的氧化。 [3] 

鐵鎳鈷玻璃封接合金

這種合金屬于精密合金，又稱可伐。它是鐵、鎳、鈷的合金，一般含鎳29%，鈷18%，其余是鐵。其膨脹系數(shù)由于鈷的加入而降低，與鉬及硬玻璃相近，適合于和硬玻璃作匹配封接。封接時(shí)表面生成有氧化鉆的氧化層，而氧化鈷極易溶于玻璃中而形成鼠灰色的封接面。當(dāng)氧氣不足時(shí)，由于氧化層幾乎全部溶入玻璃而使封接面呈金屬本身的銀白色，雖不漏氣，但強(qiáng)度很差。氧化過度時(shí)，則因氧化層太厚而呈深灰色甚至黑色，易造成漏氣。

可伐的優(yōu)點(diǎn)是其膨脹系數(shù)隨溫度變化的曲線與鉬組玻璃的膨脹曲線幾乎重合，因此與鉬組玻璃封接時(shí)，其可靠性更高，這就使封接后的退火工藝較為簡單。可伐的缺點(diǎn)是在變形加工時(shí)，它的結(jié)晶結(jié)構(gòu)易于轉(zhuǎn)變(奧斯丁體轉(zhuǎn)變成馬丁體)而使性能變化，如電阻率增加。因此，可伐零件在進(jìn)行這類加工后，必須進(jìn)行退火處理。在封接前，可伐零件須在1000℃左右濕氫中的退火，既可應(yīng)力，還可使表面脫碳，這就使可伐不致在今后封接加熱時(shí)，由于表面碳的氧化使封接處出現(xiàn)氣泡而降低了封接處的強(qiáng)度和造成慢性漏氣。另外，因可伐的電阻率高，如用作引線時(shí)，若考慮到過熱所引起的炸裂問題，一般要在可伐表面上鍍上一層高導(dǎo)電率的材料，如金、銀、銅．或做成大面積接觸?？煞サ某煞直壤苤匾?，否則將影響封接面的應(yīng)力。 [3] 

在電真空器件中，鐵鎳鉆封接合金廣泛地用來制造引出環(huán)、引出線和管殼等零件。

鐵鎳鈷陶瓷封接合金

這種合金屬于精密合金，也是鐵、鎳、鈷的合金，又稱為陶瓷可伐。在-60-600℃時(shí)它的膨脹系數(shù)與95%氧化鋁陶瓷相近，常用來和陶瓷作匹配封接。在金屬陶瓷發(fā)射管、行波管、速調(diào)管等器件和真空電容器中，鐵鎳鉆陶瓷封接合金廣泛地用來制作引出線、引出環(huán)、管殼等零件。