陶瓷与金属钎焊接头的基本形式

陶瓷与金属封接结构按结构型式的不同，可以分为平封、套封、对封和针封共四类八种基本形式，如图14-6所示。

图14-6 陶瓷与金属封接结构的基本形式 Fig.14-6 Block diagrams of basic types

1.平封结构

平封结构简单，零件易加工，涂膏装配容易，模夹具简单，产品质量容易保证。典型的平封结构如图14-7所示。

设计平封结构时，应注意以下几点：

1）选择与陶瓷线胀系数相近的金属，如：钛与镁橄榄陶瓷匹配，4J33与95%Al₂O₃匹配，Mo与Si₃N₄陶瓷匹配等。

2）减薄封口处的金属厚度，一般为0.2～0.4mm。

3）封口处陶瓷件不宜太薄，一般陶瓷环壁厚大于1mm，陶瓷片厚度大于0.6mm。

4）封口宽度应适中，过小则强度不够，易漏气；过大则易炸裂。

2.套封结构

套封结构是将陶瓷圆筒与金属圆筒套装进行封接的结构型式，金属筒在外的称为外套封，金属筒在内的称为内套封。套封结构强度高、耐热性能好。典型的套封结构如图14-8所示。

设计套封结构时应注意：

1）外套封时，金属的线胀系数要大于陶瓷的线胀系数；内套封时，金属的线胀系数要小于陶瓷的线胀系数，以使陶瓷在钎焊冷却过程中受到压应力。

图14-7 典型的平封结构 a）、b）单面平封 c）、d）、e）夹封 Fig.14-7 Typical flat seal joints

2）封口宽度要适宜，一般以3～6mm为佳。(www.xing528.com)

3）套封间隙是封接成败的关键，要根据材料性质与封接工艺而定。当用烧结粉末法金属化时，一般半径间隙为0.5～0.7mm。

图14-8 典型的套封结构 a）、b）外套封 c）、d）内套封 Fig.14-8 Typical sleeve seal joints

3.对封结构

对封结构是陶瓷的端面与金属环的端面相对封接，是一种新型高强度气密封接结构。它适用于多种材料的配组，即使线胀系数差异悬殊的配组也能获得成功。这种结构具有很大的释放应力的能力。陶瓷环无须外圆磨，金属件可冲制，装配容易，不需要复杂的模夹具。当对接口窄时，可用单口对封；封口宽时，则可用多口对封，如门形、梳形等。典型的对封结构如图14-9所示。

4.针封结构

针封结构是内套封的一种特殊形式，金属件是实心的丝或杆。由于金属针变形能力差，且封接长度比直径大得多，所以封接应力很大。只有当金属针直径较小，并且其线胀系数接近于陶瓷时，才能获得可靠的封接。当采用高纯氧化铝陶瓷时，金属针常用钼或可伐合金，金属针直径一般不大于1mm，封口长度一般在1.5～3mm之间，配合间隙要尽量小。如果针的直径较大，则应采用过渡针封形式，包括平封过渡与套封过渡两种结构。典型的针封结构如图14-10所示，平封型过渡针封结构的尺寸见表14-14。

图14-9 典型的对封结构 a）单口对封 b）门形对封 c）梳形对封 Fig.14-9 Typical butt seal joints

图14-10 典型的针封结构 a）直接针封 b）、c）过渡针封 Fig.14-10 Typical pin seal joints

表14-14 平封型过渡针封结构的尺寸Table 14-14 Dimension of flat-seal transition pin seal structure

① 数字适用于可伐合金、钼、钛等，对于无氧铜、蒙乃尔合金等金属，其内孔尺寸还应加大。

② 用钼作过渡垫片时，其厚度可薄一些，一般取下限值。