[其他]共晶钎料和钎接方法

说明书

本发明是关于陶瓷元件和其他陶瓷或金属元件钎接，在他们之间提供耐压密封。尤其是本发明是关于耐高压电极及其制造。

电极可被用来传感周围介质的性质，例如锅炉里盛水或缺水。一根电极与其他电极绝缘，而测试他们之间的参数。在这里，容器是导电的，一对电极中的一根电极由容器构成，被当作接地连结线。一组电极安装在一个容器不同水位上，测试其电阻，可以测定容器的水位。

一个实用电极的构成，可以用一根钢棒通过一个密封口插入容器内，密封环是由绝缘环构成，因而钢棒可当作电极使用，为此目的采用的绝缘环包括某些陶瓷材料，如氧化铝（Al₂O₃）。

在某些电极的应用中，例如使用中锅炉水位的确定，要求该电极，尤其是其密封能承受很大的压力。例如锅炉的测试时，能承受超过200巴的压力。

为了承受这样的压力，电极必须封闭地和绝缘环结合起来。金属和陶瓷连接一般采用的方法，例如用胶粘剂和用加热金属元件冷收缩配合的方法，都已证明不能满足此要求。钎接已被使用来提供这样的连接，电极中的不锈钢棒和陶瓷密封可承受450巴的试验压力，这种电极已制作出来。

已知的方法是钼-锰钎焊，一种含钼和锰的糊剂被用于要连结的陶瓷部位，然后这种陶瓷被加热到硅石状态。当陶瓷平均颗粒度为30微米、二氧化硅含量约0.5%时，可得到良好的结合。当加热完全时，被加热的陶瓷有一层镀层，可以用一般钎料来钎接。

不幸地这种电极的寿命没像所希望的那么长，容易在电极/绝缘体结合区过早地失效。研究中暴露出陶瓷绝缘体钎焊区出现裂纹，估计是由于陶瓷材料在钎焊过程的完善性和恶劣使用环境（包括高压蒸汽）影响的结果。

已知某些元素，例如钛和锂;在一定温度下会和陶瓷氧化物反应产生分子键。这过程显示了陶瓷和某些金属元件可以产生强度非常高的连结。然而由于金属元件自身要用钛来制作并用于上述过程，反应的程度是不明确的，理所当然对制得接头的实质和强度有所怀疑。特别是由于已知含钛量高时促使共晶体内发生迁移，当元件由钎接温度冷却时，造成陶瓷的局部裂纹。这样的接头用于压力密封是成问题的。

根据本发明，提供了陶瓷元件和其他元件的钎接方法，包括下列步骤：

制作用于钎接的陶瓷元件，其制作是采用陶瓷平均颗粒为5至15微米、纯度超过99%、二氧化硅最高含量为0.2%。

在元件之间加入共晶钎料，其基本成份为：银80-90%;铜5-6%;钛少于6%。钎料量要足够填满元件间的缝隙。

在抽真空的条件下，把元件加热至超过共晶的液相温度。

根据本发明的另一方面，提供了陶瓷元件和其他元件之间耐压密封的钎接接头，接头由共晶构成，其基本成份如上所述。这样的密封可用于耐高压电极。

本发明也提供一种传感电极，其一个金属电极头借助于陶瓷间隔件和金属外壳绝缘，并且如上所述进行耐压密封。

一个坚固的接头，特别是耐压接头，重要的是不要使用超量的钛金属。否则在冷却时会出现金属迁移损害接头强度。根据本发明，共晶物中的钛含量，根据陶瓷中二氧化硅的含量来进行严格的限制。

同样重要的是应采用良好的钎焊工艺限制共晶料流失到接头邻近区域，同时避免钎料超量。前者可能借助液体毛细管作用很顺利达到目的，后者较为困难，特别是元件间隙很小（要求10微米），这是耐压密封所需要求的。不幸地，钎接面过大会显著地降低密封性能，而根据本发明的另一个特点，有一个沟槽直接将多余钎料从钎接面排出。

共晶钎料可以元素状态引用，钎接的元件主要是环状的，钎接钎料可以使用圆垫圈或环状的银和钛。

为了正确评价本发明的特征和优点，现在讲解实施方案和实例，请参考附图：

图1是一个耐高压电极;

图2是陶瓷和金属元件密封连接。

一个传感器（图1）用于确定锅炉10的水位，一根不锈钢电极11有一个端部和拧入端内的螺栓14连结。电极杆外围是一个不锈钢护套15，其间用一个绝缘轴环16隔开。电极杆端接螺丝类电气接头17，可作电气连接用。传感器通过锅炉壁10一个孔插入锅炉内，安装在锅炉外壁一个圆形槽18上，这时用上了传感器护套一个法兰和一个压板100。密封作用是由密封圈102担负。

端部12和螺柱14钎接，使之成为护套15的延伸部分，但由一个陶瓷轴套101隔开，同样为了和电极杆11隔开和绝缘。这样护套15用作接地电位，它和炉体连结之故。电极杆11和电极端14和它绝缘，因而可进行测试，例如一项电极和地线参数测量来确定水位的描述，可参考英国专利1    605    145。