玻璃-金属封接类型:匹配封接和压力封接

  　  玻璃-金属封接件由盖板、玻璃体和芯柱三部分构成(其示意图如图1) 。在一定的温度、气氛等条件下,玻璃体作为一种良好的绝缘材料,将不同材质的盖板和芯柱封接成密封件(其透气率可达10-10Pa·m3/ s ,且抗热震性能好) 。由于其密封性能好, 耐压(耐压值达340 MPa) 、耐腐蚀等,玻璃-金属封接件广泛应用于电池(如锂电池) 、电子、汽车、家电、医疗、照明等行业。

封接的类型

　　玻璃-金属封接可按不同的方法进行分类,如玻璃的类型、封接件的几何结构或封接的工艺等 ,但目前最常用的是根据金属与玻璃的膨胀系数α的差值特征将玻璃-金属封接分为两种:匹配封接———玻璃和金属有相近的膨胀系数; 压力封接———玻璃和金属的膨胀系数相差较大。

匹配封接

　　在室温至玻璃的软化点的温度范围内,匹配封接的金属和玻璃材料, 其两者的膨胀系数α 应相近, 差值(Δα) 不超过10 % ,则应力可控制在安全范围内,在玻璃的软化点以上,应力可通过粘滞流动迅速消除,而在软化点以下,由于Δα,应力未被消除而存在于封接件中。

　　在匹配封接中除对金属和玻璃的膨胀系数α要求外,还有一个更为重要的要求便是金属材料表面的预氧化,以便在封接中形成化学联结(在表层发生氧化还原反应) 。

压力封接

　　压力封接中玻璃与金属的膨胀系数差异较大,这样,在封接件中便产生过大的应力,从而使封接件的密封性能不好,为避免这种情况可采取一些措施:

　　(1) 利用细而薄的金属件封接;

　　(2) 利用弹性金属，通过其塑性或弹性变形来抵消封接中存在于玻璃中的应力;

　　(3) 采用中间玻璃及递级封接;

　　(4) 由于玻璃的抗压强度大于抗拉强度,利用这个特性使接件中的玻璃受到压应力,如α= (12～14 ×10 - 6 ) ·℃- 1的低碳钢与α= (9 ×10 - 6) ·℃- 1的软玻璃进行压力封接。