不锈钢封接环
1·不锈钢封接环应用的价值
用可伐封接环进行真空灭弧室的封排是较为传统的
设计
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，但它也存在一定的缺陷，如可伐
材料
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较为昂贵且冲压成型后必须进行电镀才能进行一次封排。此工艺生产周期长，成本较高。因此，我们迫切希望用一种低成本的材料去替代可伐封接环，节约生产成本。
2·不锈钢封接环的应用研究
2．1 钎焊的特点
真空灭弧室的焊接多采用钎焊的焊接工艺。因为钎焊与其它焊接
方法
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相比，具有以下几方面的特点:
（1）在钎焊过程中，基体金属不熔化。因此钎焊后可以保持零件原来的形状、尺寸和
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面光洁度；
（2）熔化的焊料是靠毛细力吸收并保持在接头的间隙内；
（3）钎焊后的焊缝要具有良好的真空气密性。所以，对不锈钢封接环的焊接形式选择钎焊方式。
2．2 对焊料的特殊要求409
考虑到真空电子器件对焊料的特殊要求:①焊料不能含有蒸气压高的元素如锌、铋、镁、铅、砷等，②焊料的结晶温度范围要小，即熔点(焊料开始熔化时的温度)与流点(焊料完成熔化成液体时的温度)要接近，一般不要超过40℃～50℃，③焊料的延展性要好，便于加工成各种规格的丝、片，④焊料成分要均匀，无偏析。否则，会产生流散性不良，熔蚀等现象，造成焊缝的慢性漏气或因强度不够引起开裂，⑤焊料与基体金属形成的合晶熔点不能低于焊料熔点，⑥良好的化学稳定性。考虑以上因素选择采用AgCuNi焊料做为不锈钢封接环代替可伐封接环的钎焊焊料。
2．3 膨胀系数2520
要获得气密接头，封接金属必须具有和陶瓷相近的膨胀系数或一定的塑性。作为封接的两种材料，其膨胀系数相差越大，封接金属的塑性愈差，则封接面附近的应力越大，封接件愈易炸裂。
因此，能否获得高强度的封接件，主要取决于两者的膨胀系数和封接金属的塑性。因为可伐封接环具有与95%Al2O3陶瓷相近的热膨胀系数，因此，传统的焊接方式是用AgCu28焊料将可伐材料的封接环直接焊接在瓷壳上。而不锈钢材料的封接环其膨胀系数与可伐封接环相差较大。因此，此种材料不能与陶瓷直接焊接，否则会因材料的膨胀系数不同而产生焊接应力，最终导致瓷壳炸裂，钎焊失败。为此，必须找到一过渡性材料起缓冲作用。考虑到作为真空电子材料的特殊性，我们选用无氧铜材料作为不锈钢和陶瓷焊接的过渡性材料，即先将陶瓷与无氧铜焊接，然后再通过无氧铜与不锈钢封接环焊接。这样就解决了不锈钢材料与陶瓷材料因热膨胀系数不同而可能导致的焊接失败。
3·不锈钢封接环使用的注意事项
在不锈钢封接环中的应用，我们应着重注意以下问题:
3．1 封接环和端罩的设计
通过对瓷壳、无氧铜端罩和封接环的钎焊尺寸的研究，我们认为:第一，封接环和端罩尺寸要与瓷壳尺寸相配，即封接环和端罩的焊接端面距离瓷壳外径不能太近，否则会引起瓷壳炸裂;第二，因不锈钢和瓷壳是属于不匹配焊接，虽然有无氧铜端罩进行焊接缓冲，但不锈钢封接环、端罩与瓷壳的焊接接触面不易过大，否则会导致应力集中，引起瓷壳炸裂。
3．2 焊料的使用量
我们以前存在一个误区，认为焊料的堆积一定要有明显的R角，这样才能保证焊接后的真空灭弧室不漏气。因此，在进行不电镀不锈钢封接环钎焊试验的时候，瓷壳封接处和封接环与端罩钎焊处放的焊料较多，我们希望焊接后焊料能尽量多堆积，但事实表明这是一个错误的观点，我们忽略了AgCuNi焊料的特性:AgCuNi焊料流散性差，尤其在焊料冷却时会引起较大的焊接应力。
我们对AgCuNi焊料做了焊料堆积试验，试验情况见表1。
然后，将余下的8只试验件继续进炉钎焊，结果见表2。
从上表1、2可以看出，放3片AgCuNi焊片的5只试验件，进炉两次后仅剩1只未发生瓷壳炸裂，放1片AgCuNi焊片的5只试验件进炉两次后均未发生瓷壳炸裂。因此，我们认为对于AgCuNi焊料的使用，并非是焊料融化后焊料堆积得越多越好。正确的用量是以目视为准，零件焊接处焊料流散均匀、不间断即可。
3．3 钎焊工艺控制TP316L
钎焊工艺的控制主要是控制无氧铜端罩不能产生“蚀铜”现象，即必须避免因钎焊温度过高焊料对无氧铜端罩产生“腐蚀”现象，致使无氧铜端罩上产生微小的裂缝，从而造成真空灭弧室管子漫漏，真空度下降钎制要是控制无氧铜端罩不能产从而造室管子漫漏，真空度下。
3．4 封接环平面度要求
在封接环焊接试验时，经常发现封接环与端罩焊接处焊料流散均匀性差。通过观察、分析，我们发现主要原因是因为封接环的焊接端面不平，即焊接端面平面度太差，导致焊料不能填满焊缝。所以针对这一问题必须将封接环焊接端面的平面度控制在10丝以下，这样就能较好的保证焊接面。
4·结束语
不锈钢封接环替代可伐封接环的应用难点是采用何种手段能有效的解决陶瓷和不锈钢封接环因材料不同，膨胀系数相差较大而引起的不匹配焊接问题。若此问题的成功解决，则可以大幅降低生产成本，并且真空灭弧室的性能也可以得到保证，这是真空灭弧室发展的方向。
文章来源：华夏不锈钢网
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