[发明专利]一种玻璃和金属一次性焊接的方法

说明书

本发明公开了一种玻璃和金属一次性焊接的方法，包括以下步骤：先进行选料，选择可伐合金圈和玻璃，且热膨胀系数相差较小，随后将玻璃和可伐合金圈用无水乙醇和纯净水进行超声清洗，干燥后待使用；接着将可伐合金圈放在石墨片上，玻璃放入可伐合金圈中，承载有可伐合金圈和玻璃的石墨片放入高温炉内的支撑架上并关闭炉门；最后对高温炉进行温度和时间设定，运行高温炉进行高温焊接，待运行结束并冷却至室温后，即可得到焊接成品。本发明焊接操作简单可靠，且焊接成品率高，易于控制。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种玻璃和金属一次性焊接的方法。

背景技术

玻璃材料具有抗氧化、耐蚀、耐高温、高硬耐磨等特点，其应用越来越广泛；但玻璃本身的低延性和冲击韧性缺点则妨碍了其在工程结构中的广泛应用。玻璃与塑韧性高、抗冲击能力强的金属连接件已广泛应用与压电传感器制造和潮解闪烁晶体材料封装，以用于严酷的工作环境之下。

但玻璃具有很好的化学稳定性与金属材料有很大不同，两都的连接存在较大困难。其中玻璃和金属的热膨胀系数相差较大，因此在加热和冷却过程中，会导致玻璃和金属连接面间产生较大的热应力，从而造成玻璃的开裂无法使用。再而，玻璃和金属的浸润很难，这有可能使得焊接面不够牢固。目前已报导的玻璃和金属的焊接方法有以下几种：

(1)使用玻璃和金属混合材料，利用激光设备进行焊接；

(2)利用真空烧结炉，湿氢气氛或特定混合气氛工艺过程；

(3)在金属表面进行前期处理，形成致密特定材质的氧化膜，然后和玻璃进行焊接。

从上面描述可以看出，这些方法过程较复杂，不易控制，成本高，产率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种玻璃和金属一次性焊接的方法，焊接操作简单可靠，且焊接成品率高，易于控制。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种玻璃和金属一次性焊接的方法，包括以下步骤：

步骤1)选料：金属为环形，玻璃为圆片形，金属选择可伐合金圈，可伐合金圈与玻璃的热膨胀系数相差不大于15％，玻璃的直径小于可伐合金圈的内径，玻璃的轴向尺寸大于可伐合金圈的轴向尺寸；

步骤2)前期准备：将玻璃和可伐合金圈用无水乙醇和纯净水进行超声清洗，干燥后待使用；

步骤3)装炉：可伐合金圈放在石墨片上，玻璃放入可伐合金圈中，承载有可伐合金圈和玻璃的石墨片放入高温炉内的支撑架上并关闭炉门；

步骤4)焊接过程：对高温炉进行温度和时间设定，运行高温炉进行高温焊接，待运行结束并冷却至室温后，即可得到焊接成品；

其中温度和时间设定的具体参数如下：

其中，ST1温度在480-620℃间，ST2温度在950-1080℃之间。

进一步地，所述玻璃的热膨胀系数为7.1，化学成分为SiO₂69.13wt.％、B₂O₃10.75wt.％、BaO 3.07wt.％、Na₂O 10.40wt.％、K₂O 6.29wt.％、As₂O₃0.36wt.％。

进一步地，可伐合金圈的热膨胀系数为7.8，化学成分为Ni 29wt.％、Co18wt.％、Fe 53wt.％。

进一步地，所述ST1温度设定为520℃，ST2温度设定为995℃。

进一步地，步骤2)中的采用无水乙醇和纯净水进行超声清洗的时间均至少为15分钟。