有一个在强烈侵蚀性的介质中工作的传感器,以氧化铝陶瓷作为绝缘材料,而导体是18-8不锈钢。不锈钢与陶瓷有可靠的连接,它们之间的焊缝必须耐热、耐腐蚀、牢固可靠、致密不泄流等。陶瓷管是一根长度为15mm,外径为10mm,壁厚为3mm的管子。陶瓷管与不锈钢管之间采用动配合。陶瓷管两端各留一个0.3~1.0mm的加热膨胀间隙,以防止焊接加热时产生应力是陶瓷管爆裂。采用搭接焊缝接头,采用真空电子束焊方法焊接18-8不锈钢管与氧化铝陶瓷管,其焊接参数见图1。
真空电子束焊的焊接工艺是这样的:首先对陶瓷和金属件表面进行清理,采取酸洗法除去油渍及污垢。焊前先以40~50℃/min的加速度分级将工件加热到1200℃,保温4~5min,然后关掉预热电源,以使陶瓷件预热均匀。当接头温度降低时,对工件的一端进行焊接,焊接时加热要均匀。第一道焊缝焊好后,要重新将工件加热到1200℃,然后才能进行第二道焊缝的焊接。接头焊完后,以20~25℃/min的冷却速度随炉冷却,不能过快。憨厚冷却过程中,由于收缩力的作用,陶瓷中首先产生轴向压力。因此,焊件要缓慢冷却到300℃以下时才可以从加热炉中取出,以防及压力过大,挤裂陶瓷。
相对于金属和塑料进行防腐与绝缘,陶瓷材料的硬度高、不易燃、不活泼等优点。故而陶瓷可用在高温、腐蚀性强、高摩擦小性的环境中,包括:高温条件下各种物理性质的持久稳定性、低的摩擦系数(尤其在重载荷、低润滑条件)、低线性膨胀系数、抗腐蚀性、热绝缘性、电绝缘性、低密度的场合。
真空电子束焊接目前主要还用于难焊金属(W、Mo、Ta、Nb等)与陶瓷的焊接,而且要使陶瓷的线胀系数于金属的线胀系数接近,达到匹配性的连接。由于电子束的加热斑点很小,可以集中在一个非常小的面积上加热,这时只要采取焊前预热,焊后缓冷以及接头形式合理设计等措施可以获得完美的焊接接头。