專利名稱：一種玻璃和可伐合金的激光封接方法
技術領域：
本發明涉及一種玻璃和可伐合金的激光封接方法，屬于異質材料的連接技術領域。
背景技術：
可伐合金，英文為K0VAR，也稱鐵鎳鈷合金。該合金在2(T450°C范圍內具有與硬玻璃相近的線膨脹系數和相應的硬玻璃能進行有效封接匹配，和較高的居里點以及良好的低溫組織穩定性，合金的氧化膜致密，容易焊接和熔接，有良好可塑性，可切削加工，廣泛用于制作電真空元件，發射管，顯像管，開關管，晶體管以及密封插頭和繼電器外殼等。目前，玻璃和可伐合金的連接方法主要有火焰熔封法和陽極擴散連接法兩種。例如:中國發明專利申請CN200610035180.2公開了一種金屬與玻璃結合體的制造工藝，其主體部份由玻璃材料制成，在玻璃主體表面或內部融合有金屬件，即將熔點高于玻璃的金屬件(例如紅銅金屬片)與高達800°C左右高溫的玻璃液中，冷卻至室溫獲得兩者的融合體。又如，中國發明專利申請CN200310105894.2公開了開了一種金屬與玻璃之間的陽極焊接方法，首先將樣品進行單面機械拋光處理并清洗，然后將樣品放入爐中夾具上進行固定，玻璃接陰極，金屬接陽極，在爐溫為25(T450°C，60(T900V直流電壓下，維持溫度和電壓15飛Omin后停止供電，隨爐冷卻至室溫后實現金屬與玻璃連接。然而，上述方法的操作工藝相對復雜，而且其生產效率相對不高。此外，上述方法一般只能制備小尺寸的封接件，而難以獲得小熱應力封接的大尺寸封接件，而在一些領域，如建筑行業，需要用到大尺寸的玻璃與可伐合金封接件，上述方法就很難制備。目前，上述用于建筑行業的大尺寸玻璃與可伐合金封接件主要采用玻璃膩子進行密封，然而，該連接方式中的玻璃膩子屬于化學物質，對人體健康具有危害，不符合國家綠色環保發展的趨勢。
發明內容
本發明目的是提供一種玻璃和可伐合金的激光封接方法。為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:一種玻璃和可伐合金的激光封接方法，包括如下步驟:
(a)將玻璃進行潔凈化處理，將可伐合金進行脫脂去油處理；
(b)將玻璃放置于可伐合金上，并使玻璃和可伐合金緊密接觸；
(C)使用激光器進行直線照射，激光束的焦點位于玻璃與可伐合金交界處，進行照射時的掃描速率為8(Γ200毫米/分鐘；得到封接體；
(d)將上述封接體移至10(T30(TC的加熱爐中進行去應力退火，隨爐冷卻至室溫后，即可得到玻璃和可伐合金的封接體。上文中，所述步驟(b)中玻璃和可伐合金緊密接觸，可以采用專用夾具將兩者夾緊，保證兩者充分接觸，無肉眼可見間隙。上述技術方案中，所述步驟(a)中，可伐合金進行脫脂去油處理后，再進行氧化處理。優選的，所述氧化處理溫度控制在70(T80(TC之間，保溫時間為l(T20min，氧化層
的厚度控制在3飛微米。上述技術方案中，所述步驟(C)中，激光器的電流10(Γ130Α，脈寬范圍1.5 3.0ms、頻率5 10Hz、掃描速度為8(T200mm/min、掃描次數為I 3道。上述技術方案中，所述步驟(C)中的激光器為Nd: YAG激光器。上述技術方 案中，所述步驟(d)中的加熱爐為箱式電阻爐。上述技術方案中，所述步驟(C)在氬氣氣氛下進行。本發明同時請求保護上述激光封接方法得到的玻璃和可伐合金的封接體。由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:
1.本發明開發了一種新的玻璃和可伐合金的激光封接方法，通過優化工藝參數、精確控制熱作用區及區內的溫度分布，控制脈寬、頻率、掃描速度及去應力退火溫度，獲得了低應力大尺寸的玻璃與可伐合金的封接體，該大尺寸的玻璃與可伐合金的封接體可以應用于建筑行業，并大幅度提高了產品的使用壽命，避免了現有技術中采用玻璃膩子而帶來的環保問題。2.本發明使用激光器進行直線照射時，激光束的焦點位于玻璃與可伐合金交界處，解決了玻璃激光透射率高致使激光加工困難的問題。3.本發明通過選擇合適的脈寬、頻率、掃描速率及去應力退火溫度，使玻璃恰好發生熔化并與可伐合金鋼板結合，并且不發生玻璃局部受熱集中而致玻璃炸裂，同時避免了封接過程中熱輸入過大導致玻璃直接被切斷的問題。4.本發明的激光封接方法具備能量可控性高、加工熱影響區窄、加工效率高等優點，可更好的適應柔性制造環境。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步描述:
實施例一
一種玻璃和可伐合金的激光封接方法，包括如下步驟:
首先將視窗玻璃樣品與可伐合金經過預處理(清洗、脫脂和預氧化處理)，
將視窗玻璃樣品(8X20X4mm (長X寬X厚))置于可伐合金鋼板(10X25X 1.5mm(長X寬X厚))上，并用夾具將兩者夾緊(保證兩者充分接觸，無肉眼可見間隙)，距離樣品邊部f 3mm進行激光束掃描，掃描過程中激光頭不動，工作臺沿X或Y方向作直線運動，完成封接過程；
掃描線位置距離視窗玻璃樣品邊部廣2_，激光束焦點位于視窗玻璃與可伐合金鋼板界面處，掃描線長度分別為78mm (X方向)和18mm (Y方向)，電流為120A，脈寬為1.7ms，頻率為7Hz，掃描速率為100mm/min ；
完成封接后將樣品及夾具快速移至200°C箱式電阻爐中進行去應力處理，冷卻方式為隨爐冷卻，即可得到玻璃和可伐合金的封接體。實驗測試，采用本實施例的方法封接后，玻璃與可伐合金的抗剪強度可達30MPa。實施例二一種玻璃和可伐合金的激光封接方法，包括如下步驟:
首先將視窗玻璃樣品與可伐合金經過預處理(清洗、脫脂和預氧化處理)，將視窗玻璃樣品(8X 20X4mm (長X寬X厚))置于可伐合金鋼板(10X 25X 1.5mm (長X寬X厚))上，并用夾具將兩者夾緊；
對視窗玻璃與可伐合金進行Nd:YAG激光封接，掃描線位置距離視窗玻璃樣品邊部激光束焦點位于視窗玻璃與可伐合金鋼板界面處,掃描線長度分別為76_ (X方向)和16mm (Y方向)，電流為130A，脈寬為2.5ms，頻率為10Hz，掃描速率為100mm/min ；
完成封接后將樣品及夾具快速移至200°C箱式電阻爐中進行去應力處理，冷卻方式為隨爐冷卻，即可得到玻璃和可伐合金的封接體。實驗測試，采·用本實施例的方法封接后，玻璃與可伐合金的抗剪強度可達25MPa。
權利要求
1.一種玻璃和可伐合金的激光封接方法，其特征在于，包括如下步驟: (a)將玻璃進行潔凈化處理，將可伐合金進行脫脂去油處理； (b)將玻璃放置于可伐合金上，并使玻璃和可伐合金緊密接觸； (C)使用激光器進行直線照射，激光束的焦點位于玻璃與可伐合金交界處，進行照射時的掃描速率為8(Γ200毫米/分鐘；得到封接體； (d)將上述封接體移至10(T30(TC的加熱爐中進行去應力退火，隨爐冷卻至室溫后，SP可得到玻璃和可伐合金的封接體。
2.根據權利要求1所述的玻璃和可伐合金的激光封接方法，其特征在于:所述步驟(a)中，可伐合金進行脫 脂去油處理后，再進行氧化處理。
3.根據權利要求2所述的玻璃和可伐合金的激光封接方法，其特征在于:所述氧化處理溫度控制在70(T80(TC之間，保溫時間為l(T20min，氧化層的厚度控制在3飛微米。
4.根據權利要求1所述的玻璃和可伐合金的激光封接方法，其特征在于:所述步驟(c)中，激光器的電流10(Tl30A，脈寬范圍1.5 3.0ms、頻率5 10Hz、掃描速度為8(T200mm/min、掃描次數為廣3道。
5.根據權利要求1所述的玻璃和可伐合金的激光封接方法，其特征在于:所述步驟(c)中的激光器為Nd: YAG激光器。
6.根據權利要求1所述的玻璃和可伐合金的激光封接方法，其特征在于:所述步驟(d)中的加熱爐為箱式電阻爐。
7.根據權利要求1所述的玻璃和可伐合金的激光封接方法，其特征在于:所述步驟(c)在氬氣氣氛下進行。
8.根據權利要求1所述的激光封接方法得到的玻璃和可伐合金的封接體。
全文摘要
本發明公開了一種玻璃和可伐合金的激光封接方法，包括如下步驟(a)將玻璃進行潔凈化處理，將可伐合金進行脫脂去油處理；(b)將玻璃放置于可伐合金上，并使玻璃和可伐合金緊密接觸；(c)使用激光器進行直線照射，激光束的焦點位于玻璃與可伐合金交界處；得到封接體；(d)將封接體移至100~300℃的加熱爐中進行去應力退火，隨爐冷卻至室溫后，即可得到玻璃和可伐合金的封接體。本發明通過優化工藝參數、精確控制熱作用區及區內的溫度分布，控制脈寬、頻率、掃描速度及去應力退火溫度，獲得了低應力大尺寸的玻璃與可伐合金的封接體，可以應用于建筑行業，并大幅度提高了產品的使用壽命。
文檔編號B23K26/32GK103212812SQ20131015590
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月28日 優先權日2013年4月28日
發明者陳長軍, 包亦望, 王曉南, 張敏, 萬德田 申請人:蘇州大學, 中國建材檢驗認證集團股份有限公司