钼组玻璃与可伐合金的激光焊接工艺方法技术

钼组玻璃与可伐合金的激光焊接工艺方法，属于焊接技术领域。1)将玻璃进行净化处理，去除可伐合金表面氧化膜，然后进行脱脂去油处理；2)可伐合金在氧化炉中制取氧化膜和制备中间层；3)将处理好的焊接件安装在夹具中，采用“三明治”焊接结构；4)将夹具及焊接件放入在炉中进行预热；5)激光束照射在金属表面，激光束焦点位于金属上表面，进行激光焊接；6)焊接结束后，将焊件迅速移至炉中进行去应力退火，随炉冷却至室温，得到玻璃与金属的焊接件。本发明专利技术通过优化激光焊接工艺提高了玻璃与金属接头的抗剪切强度、使用寿命及气密性，同时降低成本，经济性和实用性优良。

Laser welding process for Molybdenum Group glass and alloy

The invention relates to a laser welding technique for a Molybdenum Group glass and a cutting alloy, belonging to the welding technical field. 1) glass purification, removal of Kovar alloy surface oxide film, and degreasing degreasing treatment; 2) kovar alloy in an oxidation furnace for oxide film and preparation of the middle layer; 3) will deal with the welding parts installed in the fixture, the \sandwich\ structure of welding fixture and welding will be 4); in the preheated in a furnace; 5) laser beam irradiation on metal surface, laser beam focus on metal surface, laser welding; 6) after welding, the welding quickly moved to the furnace for stress relief annealing furnace cooling to room temperature, glass and metal are welding. The invention improves the shearing strength, the service life and the air tightness of the glass and the metal joint by optimizing the laser welding process, meanwhile, the cost is reduced, and the utility model has the advantages of economy and practicability.

【技术实现步骤摘要】
钼组玻璃与可伐合金的激光焊接工艺方法
本专利技术涉及的是利用激光焊接进行目组玻璃与可伐合金焊接工艺，属于非金属与金属材料的技术连接领域，该工艺方法主要可以用于真空集热管和航空航天领域的焊接，属于焊接

技术介绍
随着科学技术的快速发展，玻璃与金属连接技术可以应用于太阳能发电中，即获得高质量的太阳能真空集热管，可以大大提高太阳能热力发电的效率，同时对玻璃与金属的封接技术提出了更高的要求。目前玻璃与金属的连接方法有阳极键合、钎焊、摩擦焊、电子束焊、爆炸焊等，但这些方法存在容易老化、精确度低、强度低和气孔多等缺陷。金属材料与玻璃连接的主要问题是：(1)热膨胀系数相差大，应力集中，焊后出现大量微裂纹，接头性能差；(2)玻璃材料主要结合方式是共价键，金属材料的主要结合方式是离子键和金属键，润湿性很差，界面结合困难；(3)非金属材料韧性差，容易发生断裂。玻璃材料具有高强度、高硬度、耐腐蚀、绝缘性能优异等特点，但玻璃本身的低延展性和较差的冲击韧性限制了其在工程中的应用。金属材料具有良好塑韧性和切削加工性，而非金属材料脆性较大，与非金属材料形成了互补，因此对研发出一种可靠的玻璃与金属连接技术提出了迫切要求。激光焊接技术是将两种异种材料通过高能束流，快速熔化，形成较小的热影响区，达到相互连接的目的。现有的激光焊接工艺原理主要为：激光束照射在金属表面，首先将金属融透，然后传热给玻璃，达到玻璃的软化温度，在界面处反应，生成新物质，形成化学结合。主要包含以下工艺步骤：(1)将焊接件进行表面处理；(2)为了防止在焊接过程中开裂，焊前进行预热，预热温度为260-400℃，保温时间为15min，(3)激光焊接，激光功率为600-900W，焊接速度为2.5-5.5mm/s，离焦量为0mm，保护气体为氩气，气体流量为20L/min，扫描次数为1-3道；(4)焊后热处理，随炉冷却，室温下取出焊接件。研究发现采用激光焊接工艺热变形较小，热影响区小，精确度高，成形快；焊接过程中局部重叠部分加热和冷却保持着平衡，熔池非常稳定；能有效降低焊后应力，得到良好的焊接接头。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钼组玻璃与可伐合金激光焊接新工艺，这种工艺提高了玻璃与可伐合金焊接接头的抗剪切强度及使用寿命，具有良好的经济性效果。本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现，具体包括以下步骤：(1)清洁试样：首先用金相砂纸将可伐合金表面的氧化膜去除，优选砂纸从400目打磨至1200目，然后进行抛光，最后进行脱脂去油处理；钼组玻璃表面用600-800目金相砂纸磨平；最后再分别用丙酮、乙醇和清水清洗表面，将金属和钼组玻璃在炉中进行烘干；(2)制取氧化膜：将经过表面清洁后的可伐合金在真空中净化处理，然后放置在氧化炉中制备氧化膜，通过控制氧化时间和氧化温度获得不同厚度的氧化膜；(3)制备中间层：将Ni2O3、MnO2、B2O3、Al2O3、SiO2氧化物粉末和酒精混合，制备成涂覆液，优选比例为每150g氧化物粉末对应100ml酒精，将涂覆液涂覆到步骤(2)可伐合金表面，使涂覆层厚度优选100-150μm；然后将可伐合金在炉中采用烧结方式制备中间层，温度为700-900℃，时间为5-20min；优选氧化物粉末质量百分比组成为：Ni2O335％、MnO210％、B2O319％、Al2O35％、SiO231％；(4)焊前预热：将夹具放在炉中进行预热，预热温度为260-400℃，预热时间为15min；(5)激光焊接：设定好激光焊工艺，对可伐合金和钼组玻璃进行激光焊接；(6)焊后热处理：焊接结束后，将焊件迅速移至加热炉中进行去应力退火，随炉冷却至室温，可得到可靠的玻璃与金属的焊接件；进一步优选，条件如下：上述技术方案中，所述步骤(2)真空净化时间为5min，真空度不高于10-1MPa，温度为600-700℃；然后再在空气氧化炉中进行保温制备氧化膜，保温时间优选5-20min，氧化得到以Fe2O3和Fe3O4为主要成分的氧化膜；上述技术方案中，所述步骤(4)中所使用的炉和步骤(6)所使用的加热炉为均为电阻加热炉，步骤(6)焊后热处理温度为260-400℃，随炉冷却；上述技术方案中，所述步骤(5)激光器为Nd:YAG激光器，激光焊参数为：激光功率为600-900W，焊接速度为2.5-5.5mm/s，离焦量优选为0mm，保护气体为氩气，气体流量为20L/min，扫描次数为1-3次；本专利技术与现有技术相比较具有显著优点：1.本专利技术选用的材料为钼组玻璃和可伐合金，二者在20-450℃范围内，热膨胀系数非常相近，可以从根源上减小焊后应力；2.通过优化激光焊工艺参数，可以精确控制热输入，避免了由于较大热输入造成的开裂和熔断等现象；本专利技术采用焊前预热及焊后热处理措施，避免了由于急速升温和急速冷却造成的开裂。3.激光焊接方法成本低，效率高，焊接质量好，更加适合批量制造；附图说明图1本专利技术激光焊接示意图；图2某一激光焊接尺寸示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步我说嘛，但本专利技术并不限于以下实施例。实施例1(1)将可伐合金表面用砂纸从400目磨至1200目，将钼组玻璃用金相砂纸磨平，分别用丙酮、乙醇清洗表面，清洗时间分别为5min，将可伐合金和钼组玻璃在炉中进行烘干；(2)可伐合金试样尺寸为40×20×1.1mm，在真空度为10-1MPa环境处理5min，然后在温度为650℃炉中氧化10min；(3)将Ni2O3-MnO2-B2O3金属氧化物粉末(氧化物粉末质量百分比组成为：Ni2O335％、MnO210％、B2O319％、Al2O35％、SiO231％)和酒精混合均匀，比例为150g/100ml，将涂覆液涂覆到步骤(2)可伐合金表面，涂覆层厚度为120μm；然后将可伐合金在炉中采用烧结方式制备中间层，温度为800℃，时间为10min；(4)将氧化后的可伐合金试样置于钼组玻璃试样(20×15×3mm)上，安装在夹具上；(5)预热温度为300℃，预热时间15min；(6)激光器型号为：YLS-3000-SM，激光参数为：激光功率700W,焊接速度为2.5mm/s，气体流量为20L/min；(7)焊后热处理温度为350℃，随炉冷却；(8)强度实验测试，采用本实例的方法焊接后，钼组玻璃与金属的抗剪切强度可达2.79MPa。实施例2(1)将可伐合金表面用砂纸从400目磨至1200目，将钼组玻璃用金相砂纸磨平，分别用丙酮、乙醇清洗表面，清洗时间分别为5min，将金属和钼组玻璃在炉中进行烘干；(2)金属试样尺寸为40×20×1.1mm，在真空度为10-1MPa环境处理5min，然后在温度为650℃炉中氧化10min；(3)将Ni2O3-MnO2-B2O3金属氧化物粉末(氧化物粉末质量百分比组成为：Ni2O335％、MnO210％、B2O319％、Al2O35％、SiO231％)和酒精混合均匀，比例为150g/100ml，将涂覆液涂覆到步骤(2)可伐合金表面，涂覆层厚度为120μm；然后将可伐合金在炉中采用烧结方式制备中间层，温度为800℃，时间为10min；(4)将氧化后的金属试样置于钼组玻璃试样(20×15×3mm)上，安装在夹具上；(5)预热温度为300℃，预热时间15min；本文档来自技高网...

【技术保护点】
钼组玻璃与可伐合金的激光焊接工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)清洁试样：首先用金相砂纸将可伐合金表面的氧化膜去除，然后进行抛光，最后进行脱脂去油处理；钼组玻璃表面用600‑800目金相砂纸磨平；最后再分别用丙酮、乙醇和清水清洗表面，将金属和钼组玻璃在炉中进行烘干；(2)制取氧化膜：将经过表面清洁后的可伐合金在真空中净化处理，然后放置在氧化炉中制备氧化膜，通过控制氧化时间和氧化温度获得不同厚度的氧化膜；(3)制备中间层：将Ni2O3、MnO2、B2O3、Al2O3、SiO2氧化物粉末和酒精混合，制备成涂覆液，优选比例为每150g氧化物粉末对应100ml酒精，将涂覆液涂覆到步骤(2)可伐合金表面，然后将可伐合金在炉中采用烧结方式制备中间层，温度为700‑900℃，时间为5‑20min；(4)焊前预热：将夹具放在炉中进行预热，预热温度为260‑400℃，预热时间为15min；(5)激光焊接：设定好激光焊工艺，对可伐合金和钼组玻璃进行激光焊接；(6)焊后热处理：焊接结束后，将焊件迅速移至加热炉中进行去应力退火，随炉冷却至室温，可得到可靠的玻璃与金属的焊接件。

【技术特征摘要】
1.钼组玻璃与可伐合金的激光焊接工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)清洁试样：首先用金相砂纸将可伐合金表面的氧化膜去除，然后进行抛光，最后进行脱脂去油处理；钼组玻璃表面用600-800目金相砂纸磨平；最后再分别用丙酮、乙醇和清水清洗表面，将金属和钼组玻璃在炉中进行烘干；(2)制取氧化膜：将经过表面清洁后的可伐合金在真空中净化处理，然后放置在氧化炉中制备氧化膜，通过控制氧化时间和氧化温度获得不同厚度的氧化膜；(3)制备中间层：将Ni2O3、MnO2、B2O3、Al2O3、SiO2氧化物粉末和酒精混合，制备成涂覆液，优选比例为每150g氧化物粉末对应100ml酒精，将涂覆液涂覆到步骤(2)可伐合金表面，然后将可伐合金在炉中采用烧结方式制备中间层，温度为700-900℃，时间为5-20min；(4)焊前预热：将夹具放在炉中进行预热，预热温度为260-400℃，预热时间为15min；(5)激光焊接：设定好激光焊工艺，对可伐合金和钼组玻璃进行激光焊接；(6)焊后热处理：焊接结束后，将焊件迅速移至加热炉中进行去应力退火，随炉冷却至室温，可得到可靠的玻璃与金属的焊接件。2.按照权利要求1所述的钼组玻璃与可伐合金的激光焊接工艺方法，其特征在于，步骤(1)打磨可伐合金表面的砂纸从400目打磨至1200目...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗卓新，贾林，李红，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11