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玻璃烧结一金属密封连接器

发布时间:2020-01-03 19:36人气:

  在内部充气或者深海以及航空航天领域大量使用的气密封连接器有气独特的使用场合,要求它具有两大性能:牢固性与气密性。由于玻璣与金属间的密封,远比常规密対牢固,玻璃烧结后的气密封连接器可以蚵受极高的温度与压力。它们可以在工作温度高于橡胶或塑料所能承受的温度下工作,其密封性能也比常規连接器强得多。这一切使得这类连接器成为高压、高机械应力和高溫度应力场合下使用 的理想连接器。 气密封连接器实际上可以制成非气密封连接器所能制成的任何一种形 状,其接触件的端接类型,也几乎与非气密封连接器一样繁多。气密封连接器还可以与现存的非气密封连接器完全互换或互配9在工艺技术上,生产常蚬连接器与气密封连接 器的主要区别在于后者采用了玻璣与金属间密封的工艺。下面综述了产生这种密封的工艺方法及其所需材料的独特性能。

 玻璃烧结一金属密封连接器

  1引言

  玻璃一金属密封连接器较之常规连接 器,有其明显的优越性。这种优越性,在军用 和商用的许多方面都可表现出来。它们经常用于必须有效地防止潮气、大气污染物或其 他污染性物质进入其所连接的装置的各种

  场合。这些使用场合包括军用、高可靠性商 用电子、光电、机电和液压装置,也用于真空和高压装置的电连接以及充有惰性气体或 其成分应保持不变的其他气体的装置中的 电连接。在橡胶或塑料密封连接器的工作温 度超过其所能承受的温度的高温应用中,也 必须使用气密封连接器。气密封连接器远比常规连接器坚固,且气密部位非常紧凑,容加20%是可能碰到的最高数值。据推算,这 在2mm连接器上不到0_ 28N,在3. 6mm 连接器上不到0. 56N。尽管这一点在有些应 用场合可能是值得注意的,但它与正常的接合力相比则很小。如果不要求密封,垫密片 可以不用,这就使接合力保持最小。

  按照本结构所做的试验表明,2mm的 结构能用于32GHz的频率,而且在两个连 接器都是刚性安装时,可容许〇. 004的中心 线偏心度。3. fmm的结构可用于26GHz,容 许0.007的中心线偏心度。

  3小结

  本文介绍的结构为从事射频、微波和更 高频率信号传输的封装技术工程师提供了新的自由度。控制较为简单,只类似于直流 信号下的要求。因此,射频和微波信号的传 输不再需要对插合特别小心,而这一点历来 一直是这么要求的。高频接触件可以用与目前的低频(MHz)接触件相同的方法安装, 而且是可以互换的,不过不能与低频接触件插合。 易设计成细长形,使极其有限的部位伸入所 连接的装置中。由于其体积小,又具气密性, 便使得能在连接器后

  部设置一个空腔用来 安装滤波器或其他电子器件,并进行密封。

  玻璃与金属间的密封类型有几种,包括 压密封、柯伐合金匹配式密封、因康合金 (Inconel)密氣和其他由非磁性热电偶及稀 有材料制作的特种密封等等。每种密封材料适合不同的应用,并符合最终用户的持殊需 要。另外,每种材料都要求一整套互不相同 的工艺条件,以便形成最佳气密状态。

  2气密封连接器

  气密封连接器最突出的特点是用玻璃 与金属间的密封来使接触件与连接器壳体之间实现绝缘,将绝缘玻璃熔融到接触件和 壳体上来实现气密封。熔融在炉中进行,其 条件是能在玻璃与金属表面之间形成牢固 的化学粘接。这种密封除具有极佳的电绝缘 性能外,还具有无漏泄的特点,能有效地阻止污染物或气,体通过连接器进入装置。由于 具有这种无漏泄密封和真空密封的优点,许 多气密封连接器和针排型馈通件均已设计 成用熔接或焊接方法装到装置外壳上,或通过用橡胶垫或0形垫密封于装置外壳上。 气密封连接器和多针馈通件的密封区的设 计基本上采用两种形式:一种是金属腹板 (金属盘),对每根接触件周围的密封件进行 分别密封;另一种为使用固态玻璃腹板对外 壳和每根接触件密封。在要求密封区有特别高的机械强度的应用中,例如用于高压场合 下,前一种设计比玻璃密封的机械支承力要 大得多;而在不要求有异常的高机械强度的 场合,则后一种结构可以在连接器壳体的加工方面节约成本。

  气密封连接器,实际上可以制成常规非 气密封连接器所能有的一切形状。而且按使用上的需要,可以容纳少至一根或多达一百 多根接触件。接触件可有各种各样的形状和 规格,以满足特殊要求,如高压、大电流、高 频、满足EMI屏蔽或电气串扰需求等。现 在,在气密封连接器中,使用同轴或三轴接触件也已是十分平常的事。接触件端接形式 也与非气密封连接器相同。事实上,可以通 过焊接、熔接、压接或其他方法将多种规格 和类別的导线连接在接触件上。

  端接部位的几何形状有齐平或尖刺端 部、钩型、孔眼型、柱式、焊杯式及压接式等,还可以按特种要求特殊加工。

  可以将气密封连接器设计成与现有的 非气密封连接器完全互换或互配的形式。通 常是选用一个气密封连接器,将其穿墙安装在必须防止污染物、气体、潮气、粉尘进入的 装置的外罩上。与之插合的电缆连接器可以 是现有的非密封连接器。但在某些使用场合 中也要求用气密封连接器。

  3气密封连接器材料选择

  选用何种材料来制造连接器,通常取决 于它们将安装到何种设备上和连接器的工作环境。因康合金强度很高,又具有耐高温 特性,若要求连接器在极恶劣的环境中工作 而仍有极高的可靠性,那么,通常最好选用 因康合金。连接器的壳体与接触件一般都可由因康合金制成。柯伐合金电性能优良,由 于其热膨胀系数可与玻璃相匹配而且密封 可靠,也是一种极佳材料。可用的材料牌号 如柯宁(Coming)公司的7052和欧文-伊利 诺斯(Owens-Illinois)公司的EN—1。对于 体积很小的薄壁馈通件,因无法承受热膨胀 系数匹配不良引起的机械应力,柯伐合金便 是极好的选用材料。柯伐合金也广泛用于制造电压极高的馈通件。在这种馈通件中,玻 璃必须延伸到馈通件基体的上面或下面而 成为绝缘体。在这种情况下,柯伐合金接触 件与玻璃绝缘体之间的热膨胀系数的极佳 匹配,使无支撑的玻璃由于应力而导致开裂的可能性变得最小。

  蒙耐尔合金(Monel)和耐腐蚀耐高温 镍基合金(Hastelloy)也由于其具有极佳的 耐腐蚀性能(如耐盐水和化学活性环境的性 能)而经常被选用。在要求最大的强度与重量比的条件下,如飞机、导弹和航天器中,则 应选用钛材料。

  在许多使用场合中,不锈钢也是很好的 材料。这是因为不锈钢耐化学腐蚀性能良好,与其他稀有合金相比,不锈钢的成本也 低得多。另外,在连接器或馈通件要焊接到 不锈钢组件上的情况下,也只有选它为好。 不过,不锈钢的热膨胀系数高,因而,在高温使用场合中不能使用不锈钢。这种连接器受 热时,不锈钢壳体的迅速膨胀,远远超过密 封玻璃件,因而施于玻璃上的切向、径向和 轴向张力会造成密封的失效。最廉价的材料为低碳钢。在相对不严格的环境中,低碳钢 的表现甚好。用低碳钢制成的馈通件,能很 容易地焊到金属组件或外壳上。

  接触件可用特殊材料来制造,例如Pa- lineys合金(铀、钯、金、银和钌的合金),常 因其极佳的导电性能和极好的耐腐蚀性而被选用。也可以采用热电偶金属来制作气密 封连接器的接触件。一般地说,若用不锈钢或低碳钢为壳体制造压密封连接器,则可选 用52合金作接触件;而壳体由柯伐合金或 蒙耐尔合金制成的匹配密封型连接器,则应 选用柯伐合金作接触件。

  4气密封连接器的生产工艺

  生产常规连接器所用的许多生产工序, 都可以用来生产气密封连接器。壳体、接触件和有关附件的加工是共通的。聚合物垫 片、〇型环和其他零件的制备和装配也是一 样。生产工艺中的主要区别在于气密封连接 器中的玻璃一金属间密封的制备。

  在选用玻璃时,要考虑的最关键性能为 玻璃的热膨胀系数、其粘度与温度之间的关系、介电常数、体积电阻系数及其化学性质。

  选择玻璃时,最基本的一条准则是其热 膨胀系数。许多气密封连接器采用的是一种称之为“匹配密封”的技术,即玻璃的热膨胀 系数要与壳体金属材料和接触件材料的热 膨胀系数相匹配。这样做,由熔化温度冷却 时在密封处形成的应力和使用时受热和冷 却而产生的应力均可变得最小。这种连接器能耐受工作中产生的较大的应力,包括由于 温度偏移、外部压力以及外加机械力产生的 应力,比金属与玻璃热膨胀系数不相匹配的 密封连接器所能耐受的应力大得多,因而它们尤其适用于温度或压力变化大、而必须可 靠运行的环境中。

  随着温度的升高,金属的膨胀系数呈线 性变化,而玻璃的膨胀系数呈非线性变化,所以,金属和玻璃在极宽的温度范围内保持 热膨胀系数的准确匹配是不可能的。此外, 由于玻璃的热膨胀系数部分地取决于温度 与时间的关系曲线,因而很难确切地预测哪 一种成分的玻璃能具有与所知工艺条件无关的理想热膨胀系数。尽管如此,我们还是 要致力于选用一种热膨胀系数尽可能地接 近金属热膨胀系数的玻璃,至少要使其在从 玻璃的凝固点温度至室温温度这一范围内 尽可能地形成匹配,以使不匹配性减少到最低程度。玻璃与金属之间的热膨胀系数匹配 得越密切,密封就越牢固。热膨胀系数的不 匹配值若小于1X1(T4,一般便认为是合适 的。若不匹配值超过1X10_3,则一般认为 过大。因此要细心地配制玻璃的化学成分,以求获得所希望的热膨胀系数。在特定的应 用中,因康合金和柯伐合金通常是制作连接 器壳体和接触件的材料。玻璃很适于用来与 柯伐合金实现匹配性密封。最常用的玻璃的牌号为柯宁7052号和欧文-伊利诺斯EN — 1号。

  气密封连接器的第二个主要类別是称 之为“压式密封”的连接器。在这类连接器中,连接器壳体材料的热膨胀系数要明显地

  大于玻璃和接触件材料的热膨胀系数。这 样,当玻璃熔融而后冷却时,玻璃便处于压应力状态之下。虽然在受到拉应力时,玻璃 一般显得很脆弱,但在受到压应力时,却极 其坚固。压应力的存在,是增加密封牢固性 的一个机械因素,能提高玻璃和金属之间化学结合的强度。由于在温度升高时这种压应 力会变小,所以建议在高温应用中不采用压 应力密封形式。压密封最适宜采用低碳钢或 不锈钢作壳体材料。因为与镍含量很高的合金如因康合金、蒙耐尔合金和柯伐合金相比 较,低碳钢或不锈钢材料与玻璃之间的结合 并不那么牢固。

  除热膨胀系数外,玻璃的粘度,对于在 高温环境中工作的连接器来说,也是个必须考虑的因素。这类连接器所选用的玻璃的粘 度必须相当高,使其在整个工作寿命期内能 耐变形。玻璃粘度同温度的关系,与玻璃的 化学成分有关。这一点与热膨胀系数的情形一样。在高温连接器中,一定要避免选用其 密封温度仅比其工作温度高几百华氏度

  (■^■=音• ~^ + 32)的玻璃。

  用于气密封连接器的玻璃还应该具有 耐工作环境中腐蚀的能力。比如说,虽然焊接用玻璃可以在相对低的温度下与金属形 成密封,其热膨胀系数的匹配问题,也远不 如仅能在相对高的温度下才能形成密封的 玻璃那么关键,但焊接用玻璃的耐潮湿环境 能力一般也不如硬玻璃。因此,从低粘度和弱化学惰性来综合考虑,最好不用这类玻 璃。用于气密封连接器的玻璃在湿热循环和 使用环境中应具有极佳的耐腐蚀能力。

  在大多数情况下,用来制作玻璃绝缘子 的原材料是粉状玻璃。这是因为用粉状玻璃比较容易做成所需要的各种不同形状。许多 玻璃制造商已研制出各式各样适用的密封 玻璃配方。通常是由连接器制造商在这些基 本玻璃成分中,添加一些附加的玻璃材料或 无机化学物,配制成特定应用所需的玻璃。然后,再把配制成的玻璃粉与各种金属氧化 物、硅酸盐或其他作为玻璃上色剂的无机材 料及使玻璃微粒粘接到一起的有机材料混 合到一起,进行配方。

  用模具将粉状玻璃压制成各种所需形 状的预制品。由于在压制过程中,玻璃粉在模具中有明显的机械作用,因而添加的有机 材料具有润滑作用,有利于玻璃在模具中的 运动。模具通常用金属或碳化硅制成并安装 在压力机床上,进行预制品的压制。在设计上,模具应使成品玻璃零件具有必需的几何 形状,包括所有要被密封的接触件孔。在尺 寸方面,要考虑玻璃预制品在烧结过程中的 收缩。如果模具制作得当,那么,烧结中的预压片就会恰到好处地收缩,最后缩至装配所 需要的精确尺寸。

  玻璃预制品转入一种两步带式炉中进 行烧结。第一步,将预制品加热,其温度足以将所有添加进去的用于粘结和润滑的有机 材料都烧掉,但远低于玻璃的熔化温度。有 机材料所产生的高温分解生成物,能很容易 地从预制品的空隙中逸出,因为玻璃颗粒之 间的空隙此时尚未因玻璃熔化或烧透而封闭。烧结工序的第二步,是将温度提高到接 近于玻璃的软化点。这时,玻璃变得相当软, 其微粒在相邻的边缘处结合到一起,使预制 品具有足够的机械强度,以便承受下道工序中要进行的组装。在该工序中,预制品进行 致密化收缩,减少其中的孔隙。最理想的情 形是:在该绕结工序完成后,预制品中所留 下的残余孔相互连通,封闭的孔尽可能少。封闭孔中含有夹留气体,它们会在以后的熔 化工序中膨胀。而大量的封闭孔的存在,会 在以后的烧结过程中发生玻璃起泡的问题。 大量起泡的玻璃,在热应力或机械应力条件下,其抗破碎能力极低,电气性能差,而且气 密性不足。

  许多连接器都设计采用单块玻璃盘,在 盘上安装连接器的所有接触件。在许多情况下,客户要求在玻璃盘上印上字母,以便识 别接触件。印字母的材料由玻璃和一种无机 氧化物染料混合而成,用丝网印刷的办法将 其印在已烧结过的预制品上。若有必要,预制品可以再进行一次烧结,以保证通过丝网 印刷印上的油墨在以后的工序中不至于被 擦掉。

  组装前,连接器金属元件的表面要进行 适当的表面处理。这些处理包括清洗和有些情况下要对表面施行的预氧化处理。清洗的 目的是形成光洁无油的金属表面。金属与玻 璃之间的界面上如果存在着油污染物,便会在密封过程中形成碳化物残渣,影响密封效 果。根据金属的表面状况及所使用金属的类 别,酸蚀清洗、电解质清洗、去离子(软)水冲 洗和除油这几道工序都是清洗中所要求的。 预氧化处理的目的是在金属元件表面形成适当厚度的氧化层,以便于玻璃湿润于其 上。巳有人证明,对柯伐合金来说,2.0〜 6. 5/xm厚度的氧化层能使密封效果达到最 佳。若按常规办法来获得这一厚度的氧化 层,那么,如何严格控制预氧化工序,便成为极为关键的问题。预氧化工序也可以使表面 粗糙化,这是增大玻璃与金属间粘接强度的 一个机械性要素。最后,预氧化还起到退火 作用,使可能熔在金属中的氢气或其他气体得以排除。金属元件中若有大量的熔解气 体,它便会在密封过程中逸入金属与玻璃的 界面,形成界面上的气泡或孔隙,这将会大 大地减弱玻璃与金属间的粘合力。

  然后,把烧结过的玻璃预制品与连接器 壳体和接触件组装到一起,放入特制的石墨夹具上。这种烧结夹具的作用是将连接器壳 体、烧结好的预制品和接触件按最终成品中 应有的位置精确地定位,并在高温熔化玻璃 预制品形成玻璃一金属密#时保持金属零 件位置不变。夹具的设计与加工是至关重要的因素,因为在许多使用场合中,以及有许 多客户均要求尺寸和位置公差要保持在小 于千分之几英寸(1英寸= 25. 4mm)或更 小。而成品连接器所具有的公差情况只可能 与夹具一致。

  髙温烧结工序一般用带式炉来进行,以 完成玻璃与金属之间的密封。产品在带式炉中通常是首先进行快速而全面的预热,然后 在密封所要求的温度下进行保温热处理,再 进入逐步冷却阶段。温度的选择与所选用玻 璃的粘度与温度的关系密切相关。按一般经验法则,粘度在100〜l〇〇〇〇Pa • s的玻璃, 其密封效果最好。在实际中,密封温度先按 这一法则预先调定,再用试错法进行微调, 以求达到符合各种不同成分玻璃的要求。

  要获得不碎裂的密封产品,关键在于连 接器从烧结温度下冷却时的冷却速率。连接器冷却时,金属壳体、金属接触件和玻璃密 封件均在收缩。玻璃的分子“链”进一步靠近 聚拢在一起,使玻璃变得更加致密。由于玻 璃是一种粘性物质,要使分子出现这种重新排列的过程,需要一定的时间。如果玻璃冷 却得太快,那就会在其尚未达到最大密度以 前便已经刚化。这种温度较高的结构将会凝 结在玻璃中,其特征是比预期的分子结构有更多的空穴,而密度则更低。由于玻璃的最 低能量状态为准平衡状态,而这是在假定它 以无限慢的速度冷却的情况下达到的,因 此,快速冷却则将使玻璃中存在内应力。

  分子重新排列与致密化工序中,最为重 要的是使其温度范围保持在玻璃的退火点 (粘度的对数=14. 5)和应变点(粘度的对数 = 13. 4)之间的温度。虽然玻璃的分子在全 部温度下均为液态分子结构,以致从常规意义上讲,不可能认为玻璃有一个固定的熔 点,但在玻璃达到某一凝固点时,便可以认 为是刚性的,该凝固点取决于玻璃温度与时 间的关系。但一般地说,它处于稍微高于玻 璃应变点的粘度位置,但总是低于其退火点。若玻璃冷却得太快,应力便会被“冻结”

  在玻璃的结构中。迅速冷却的玻璃,其残余 的内应力将会相当高,这是造成玻璃密封失效的最主要的原因。须知,玻璃中的裂缝扩 散率同内应力与施加的外应力之和成正比。

  在匹配密封中,对玻璃要专门设计与配 方,使它与金属的热膨胀系数相匹配,以尽量减少连接器温度变化时产生的热应力。玻 璃中残余内应力的存在,可能部分地破坏热 膨胀系数的精心匹配。与此类似,在压密封 中,由于快速冷却而“冻入”玻璃中的温度较高的结构,也将会使玻璃与接触件的界面处 在继续冷却时受到拉应力的作用,使玻璃脆 弱。一条有用的经验是:要使残余应力保持 在尽可能低的水平上,那么在从退火点至应变点之间的温度范围内,应以每分钟降低 rc的速度进行冷却。在实际生产中,也可以 用比这一理想值高几倍的速度冷却,仍可取 得高度可靠的密封。但是,若明显增大冷却速度,就有可能会出现问题,导致玻璃密封 的现场失效。

  烧结工序中的另一个十分关键的工艺 变数是烧结炉中气氛的化学状况。一般地说,玻璃无法湿润原子级洁净的金属表面。

  •相反,金属壳体和接触件表面必须覆上一层 薄薄的氧化层,以便玻璃湿润并粘接到金属 元件上。氧化层的厚度是密封可靠性中的一个极其关键的因素。若氧化层太薄,则玻璃 对金属表面的湿润便不完全,其结果是粘接 不良,从而在金属与玻璃的界面处留下可供 空气漏泄的通道。另一方面,若氧化层太厚,它就接近于单独的整块氧化物层,而不是由 邻接的玻璃与金属支配的界面层。这种中间 的氧化物的热膨胀系数,往往是既不与玻璃 的热膨胀系数匹配,也不与金属的热膨胀系数匹配。因而,在连接器从烧结温度冷却时, 便容易在那里产生裂纹,而这些裂纹,便成 为空气穿过密封层泄露的通路。密封工序 中,氧化层的化学状态也很关键。在与何伐合金密封时,若金属表面上存在Fe203,金

  属与玻璃的粘接必定不牢;而若表面上的氧 化层主要是Fe304,则能产生粘接力很强且 没有漏泄的密封。通过控制炉中气氛的氧化能力,同时控制密封温度、密封时间、金属氧 化层的稳态厚度及其化学状态,就可以形成 最佳的密封。

  气密封连接器生产中使用的炉中气氛 主要有两类。第一类称之为“放热型气体”,它是由部分天然气和部分空气在反应器中 燃烧形成,并通过一种催化剂或热传递媒介 来使炉内气氛达到某一固定温度。只要控制 好燃烧温度和空气与天然气的比例,那么, 从反应炉进入烧结炉中的气体中的二氧化碳、水蒸气,一氧化碳和氢气的含量就可控 制。这时二氧化碳和水蒸气起氧化剂的作 用,而一氧化碳和氢气则起还原剂的作用。 这些气体的平衡状态,就确定了炉中大气的 氧化能力。

  第二类气氛是使氢气与氮气的混合物 在受控温度下通过水冒泡产生的。在这种情况下,水起氧化剂的作用,氮气则作为还原 剂。发泡器中的水的温度、湿性气体与干性 气体之间的比例,控制着潮气的含量,从而 控制炉中气氛的氧化能力。有些材料,如柯伐合金、因康合金,比低碳钢或不锈钢要求 更强的氧化气氛。

  大多数气密封连接器都规定要用电镀 或涂层来保护金属件不受腐蚀性环境的影响,或者,保证在连接器寿命期内接触件与 接触件之间都有良好的导电性能。电镀、化 学镀、热浸镀均可用于烧结过的连接器中。 连接器的壳体和接触件可有不同的电镀涂 覆。如有必要,装上聚合物垫片、〇形垫圈等,连接器的整个制造过程便算结束。

  在制造气密封连接器的过程中,对连接 器进行正确的检验也是一个十分关键的要素。检验内容包括:零件的机械尺寸、金属镀 覆层的厚度与均匀性、烧结玻璃密封部位的 外观与尺寸、高压介电强度、玻璃的电阻率,

  以及保持真空的质量。

  尤其重要的是,在玻璃密封中不能有明 显的缺陷,如裂纹、大的气泡及杂质等。玻璃密封材料也不应渗入连接器接触件和壳体 上。这是因为若玻璃在其上形成高而无支撑 的弯月面,将会使它受到与之邻接的金属零 件产生的拉应力,因而,这种弯月面就成为 使裂纹传入玻璃中的场所。玻璃的绝缘能力应在高压下测量,其允许漏泄的电流量,应 与军用规范或者与用户的特殊要求相符合。 连接器与馈通件的一般设计要求是在匹配 密封条件下,每密耳(1密耳= 25. 4Mm)厚 度的玻璃绝缘子能耐受40Va.c.;在压密封条件下,能耐査35Va.c.。试验条性为海平面和90%的相对湿度。这种试验除能评定 气密封连接器是否适用于高压场合外,还可 以检验出玻璃中含有的极小的瑕疵。这种瑕 疵,用目测方法,往往不一定能检验出来。

  连接器接触件之间和接触件与连接器 壳体之间的电阻也是常规检验项目。这种检验可以检测玻璃绝缘子表面电阻率是否符 合要求以及玻璃体中是否存在成分不均匀 的问题。

  高真空漏泄试验,一般要用氦质谱检漏 仪来进行。将连接器或馈通件的一侧抽成真 空,在另一侧充入氦气。只要金属与玻璃的密封中存在极小的漏泄,氦气也会很快地通 过密封器件进入真空系统中去。使用的检测 仪表应当是氦质谱分析仪,要将该仪表调到 能测出氦原子的精度,其质量为4u(原子质 量单位)。有些气密封连接器或馈通件,所要 求的漏率小于1. 67X 10-6Pa • cm3/s。

  5小结

  具有玻璃一金属密封的气密封连接器 与馈通件,广泛用于要求高可靠性的场合中。在橡胶或塑料密封的连接器所无法承受 的工作环境中,必须使用气密封产品。玻璃 与金属之间的密封较常规连接器的密封强 得多,因而在高压、高机械应力或温度应力 的使用环境中,采用气密封连接器十分理想。气密封连接器还能有效阻止污染物或气 体通过连接器,因而,它们是真空装置或要 求不受环境污染(如潮湿、空气、微粒、油迹和其他物质)的装置选用的理想产品。

  气密封连接器可以制作成非气密封连 接器已具有的任何结构,并且可以设计成完全与现有非气密封连接器互换或互配的形 式。另外,非气密封连接器接触件的多种端 接方式,均可以用在气密封连接器中。

  具有玻璃一金属密封的气密封连接器 与非气密封连接器的主要区别在于气密封连接器使用的密封材料为玻璃。有两种形式 的密封,一种是匹配密封,即金属与玻璃之间的热膨胀系数要能匹配;另一种是压密 封,即连接器或馈通件的壳体金属的热膨胀 系数远大于玻璃及接触件的热膨胀系数,这 样,在零件从烧结温度下冷却时,玻璃便处 于压应力状态。

  气密封连接器的制造方法是先将粉末 状玻璃原料压制成绝缘子所应当具有的形 状,再在带式炉中进行烧结,形成玻璃与金 属之间的密封,从而使连接器具有气密性。玻璃的成分可以广泛地加以选择,使其热膨 胀系数与制造连接器壳体或接触件的金属 的热膨胀系数相匹配,或与二者都相匹配。 另外,在选择玻璃时,还要考虑到其在工作 温度下具有足够高的粘度,在工作多年之后玻璃仍不发生变形。最后,选用的玻璃还必 须耐腐蚀性环境。密封的温度与时间、退火 的温度曲线、炉内气氛、零件的固定,是密封 工艺中的几个最关键的要素。

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