玻璃-金屬封接件由蓋板、玻璃體和芯柱三部分構(gòu)成(其示意圖如圖1) 。在一定的溫度、氣氛等條件下,玻璃體作為一種良好的絕緣材料,將不同材質(zhì)的蓋板和芯柱封接成密封件(其透氣率可達(dá)10-10Pa·m3/ s ,且抗熱震性能好) 。由于其密封性能好, 耐壓(耐壓值達(dá)340 MPa) 、耐腐蝕等,玻璃-金屬封接件廣泛應(yīng)用于電池(如鋰電池) 、電子、汽車、家電、醫(yī)療、照明等行業(yè)。

封接的類型

　　玻璃-金屬封接可按不同的方法進(jìn)行分類,如玻璃的類型、封接件的幾何結(jié)構(gòu)或封接的工藝等 ,但目前最常用的是根據(jù)金屬與玻璃的膨脹系數(shù)α的差值特征將玻璃-金屬封接分為兩種:匹配封接———玻璃和金屬有相近的膨脹系數(shù); 壓力封接———玻璃和金屬的膨脹系數(shù)相差較大。

匹配封接

　　在室溫至玻璃的軟化點(diǎn)的溫度范圍內(nèi),匹配封接的金屬和玻璃材料, 其兩者的膨脹系數(shù)α 應(yīng)相近, 差值(Δα) 不超過10 % ,則應(yīng)力可控制在安全范圍內(nèi),在玻璃的軟化點(diǎn)以上,應(yīng)力可通過粘滯流動(dòng)迅速消除,而在軟化點(diǎn)以下,由于Δα,應(yīng)力未被消除而存在于封接件中。

　　在匹配封接中除對(duì)金屬和玻璃的膨脹系數(shù)α要求外,還有一個(gè)更為重要的要求便是金屬材料表面的預(yù)氧化,以便在封接中形成化學(xué)聯(lián)結(jié)(在表層發(fā)生氧化還原反應(yīng)) 。

壓力封接

　　壓力封接中玻璃與金屬的膨脹系數(shù)差異較大,這樣,在封接件中便產(chǎn)生過大的應(yīng)力,從而使封接件的密封性能不好,為避免這種情況可采取一些措施:

　　(1) 利用細(xì)而薄的金屬件封接;

　　(2) 利用彈性金屬，通過其塑性或彈性變形來抵消封接中存在于玻璃中的應(yīng)力;

　　(3) 采用中間玻璃及遞級(jí)封接;

　　(4) 由于玻璃的抗壓強(qiáng)度大于抗拉強(qiáng)度,利用這個(gè)特性使接件中的玻璃受到壓應(yīng)力,如α= (12～14 ×10 - 6 ) ·℃- 1的低碳鋼與α= (9 ×10 - 6) ·℃- 1的軟玻璃進(jìn)行壓力封接。