[发明专利]kovar合金与玻璃的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及kovar合金的焊接技术领域，尤其涉及一种kovar合金与玻璃的焊接方法。

背景技术

玻璃材料因高温耐磨、耐蚀、绝缘，抗氧化能力强等特点被广泛的应用，但玻璃本身的低延性、冲击韧性差则限制了其在工程中的应用。因此结合了玻璃与金属双重优良性能的玻璃金属复合连接(焊接)材料应运而生，并广泛应用于微电子封装、电池、仪器仪表、太阳能真空集热管、复合材料等领域，因此研究玻璃与金属封接有重要意义。

玻璃与金属的封接方法有很多种，其中研究最多且理论较成熟的为匹配封接。匹配封接是在封接前先对金属进行预氧化处理，使金属表面生成一层厚度适当的氧化层，再将金属与玻璃放在炉中加热保温一定时间然后冷却至室温，但是匹配封接要在炉中加热然后冷却，从而匹配封接的生产周期长。

玻璃与金属焊接性能的好坏通常使用润湿性来衡量，其中，润湿性是指固体界面由固-气界面转变为固-液界面的现象，润湿性通过润湿角来表示。当液滴滴在固体表面时，根据润湿性不同可出现不同形状，液滴在固液接触边缘的切线与固体平面间的夹角称为润湿角。上述润湿性能的好坏直接影响玻璃与金属的焊接效果，具体地，两者之间的润湿角越小表明润湿性越好。

从而，上述匹配封接中，金属表面经过预氧化处理形成的氧化层对玻璃与金属的润湿性有很大影响，氧化层与液态金属的界面张力要比金属与玻璃界面张力低，因此氧化层一般能提高润湿性。故传统的玻璃与金属(合金)的匹配封接中，合金表面都是先放在炉子中进行预先热氧化处理，获得一定厚度的氧化层，然后玻璃在与金属(合金)进行润湿(又叫封接，焊接)。上述封接方法要在炉中加热进行预先热氧化后冷却，然后在进行润湿(封接)，从而造成了生产周期长。

此外，现有的封接方法中，对于金属(合金)不需要进行润湿或封接的区域也进行了热氧化，恶化了材料的性能，使得材料的服役性能大为下降，而且对整个金属(合金)进行处理，浪费了额外的能源。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种kovar合金与玻璃的焊接方法。

激光加工技术由于可以对指定区域进行加工处理，能够完成熔化合金表面，从而使得合金表面指定区域形成一定的改性层，该层与金属(合金)直接进行润湿，可以完全润湿。由此大大促进了玻璃与金属(合金)封接的改进，同时没有对其他区域进行处理，对合金服役性能也得到了极大的改善。

基于激光加工技术，为了实现上述目的，本发明的一种kovar合金与玻璃的焊接方法，其包括如下步骤：

S1.提供与玻璃进行封接的kovar合金；

S2.对提供的kovar合金进行表面抛光处理；

S3.再对经过表面抛光处理的kovar合金进行清洗，清洗后吹干备用；

S4.激光器在控制系统控制下，发射激光对kovar合金的待加工区域进行扫描重熔处理；

S5.将与kovar合金进行焊接的玻璃放置于kovar合金的加工区域上，并将kovar合金与玻璃送入管式炉中进行加热，加热时进行程序升温，加热完毕后，进行保温处理，再降温至室温。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中对kovar合金进行表面抛光处理时，利用砂纸对kovar合金表面进行打磨抛光。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中进行清洗时，首先进行超声清洗，再利用无水酒精或丙酮进行清洗。

作为本发明的进一步改进，所述kovar合金的厚度为0.5mm～10mm，所述kovar合金经重熔处理后，表面粗糙度小于重熔处理前kovar合金表面粗糙度的两倍。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中，发射的激光的波长为800～10640nm，功率为30～700W，扫描速度为2～26mm/s。

作为本发明的进一步改进，所述激光器为YAG激光器、二氧化碳激光器、或半导体激光器。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S5还包括：

S51.提供玻璃粉，将其放置于圆筒中，再将圆筒放置于压力机下，于5MPa下加压，形成玻璃块；

S52.将玻璃块放置于kovar合金的加工区域上，并将kovar合金与玻璃块送入管式炉中进行加热，加热时进行程序升温，加热完毕后，进行保温处理，再降温至室温。

作为本发明的进一步改进，在管式炉中进行加热时，在管式炉中的匀温区进行加热，程序升温时，升温速度为4℃/min，升温至1100℃，保温100min，降温时，控制降温速率为5℃/min，至温度降低至室温时止。