Vỏ gốm hàn kim loại của Rơle DC đóng vai trò là thành phần cách điện và bịt kín quan trọng cho rơle DC điện áp cao. Nó sử dụng phương pháp kim loại hóa gốm và hàn kim loại gốm-kim loại để tạo ra khoang dập hồ quang kín hoàn toàn, cách ly các hệ thống tiếp xúc bên trong khỏi hơi ẩm, bụi và môi trường bên ngoài. Giải pháp này giải quyết các tắc nghẽn của vỏ nhựa trong chu kỳ điện áp cao và nhiệt độ cao, đồng thời được áp dụng rộng rãi trong bộ lưu trữ năng lượng, ngắt kết nối pin EV và hệ thống phân phối điện DC.
Gốm sứ và kim loại có tính chất vật lý rất khác nhau. Gốm là vật liệu phi kim loại vô cơ có khả năng cách nhiệt và ổn định nhiệt vượt trội, trong khi kim loại mang lại tính dẫn điện và độ dẻo tuyệt vời. Để kết hợp các điểm mạnh của họ cho Vỏ rơle chân không gốm Al2O3 Alumina, quá trình kim loại hóa gốm trở thành bước tiền xử lý không thể thiếu. Quá trình này tạo ra một màng mỏng kim loại liên kết chắc chắn trên bề mặt gốm, làm cho gốm có thể hàn được để lắp ráp hàn tiếp theo với các vòng kim loại hoặc nắp cuối. Chất lượng kim loại hóa trực tiếp quyết định độ kín khí và độ tin cậy lâu dài của vỏ rơle hoàn thiện.
Những khó khăn chính trong hàn gốm và kim loại cho vỏ rơle
Việc kết hợp gốm và kim loại để làm gốm kim loại Alumina cho Rơle điện mang đến một số thách thức cố hữu về vật liệu.
- Hệ số giãn nở nhiệt không phù hợp. Gốm sứ có đặc tính giãn nở nhiệt thấp trong khi kim loại giãn nở nhiều hơn dưới nhiệt, điều này dễ gây ra các vết nứt ở các mối nối kín. Các kỹ sư phải quản lý cẩn thận ứng suất nhiệt thông qua các lớp kim loại trung gian phù hợp.
- Độ dẫn nhiệt thấp và khả năng chống sốc nhiệt kém của gốm sứ. Trong quá trình hàn, độ dốc nhiệt độ xung quanh vùng hàn phải được giảm thiểu, với tốc độ làm mát được kiểm soát sau khi nối.
- Hầu hết gốm sứ đều không dẫn điện, loại trừ các phương pháp hàn điện thông thường. Cần phải mạ kim loại bằng gốm hoặc hàn kim loại hoạt động để tạo ra bề mặt liên kết đáng tin cậy.
- Sự phối hợp điện tử ổn định bên trong các phân tử gốm tạo ra rào cản cao cho liên kết gốm-kim loại trực tiếp. Việc sửa đổi bề mặt là bắt buộc trước khi hàn.
- Gốm sứ là vật liệu kết tinh cộng hóa trị có khả năng biến dạng dẻo hạn chế. Gãy xương giòn thường xuyên xảy ra ở các khớp. Các lớp đệm trung gian và hàn khuếch tán gián tiếp thường được áp dụng để giảm nhiệt độ mối nối.
- Cần có các cấu trúc làm kín chuyên dụng cho vỏ rơle, được phân loại thành phốt phẳng, phốt tay áo, phốt chốt và phốt đối đầu. Việc bịt kín ống bọc mang lại hiệu suất tốt nhất, với các yêu cầu sản xuất nghiêm ngặt cho tất cả các loại khớp nối.
Cơ chế kim loại hóa cho vỏ gốm rơle DC
Cơ chế kim loại hóa là sự kết hợp phức tạp giữa phản ứng khuếch tán vật lý và phản ứng hóa học, bao gồm cả dòng chảy dẻo và sự sắp xếp lại hạt. Các thành phần oxit bên trong bột kim loại hóa phản ứng và khuếch tán ở các giai đoạn thiêu kết khác nhau. Khi nhiệt độ tăng lên, nguyên liệu thô tạo thành các hợp chất trung gian và biến thành pha thủy tinh lỏng ở nhiệt độ eutectic. Pha thủy tinh nhớt tạo ra dòng chảy nhựa; các hạt sắp xếp lại dưới tác dụng của lực mao dẫn. Được thúc đẩy bởi năng lượng bề mặt, các nguyên tử khuếch tán và các hạt phát triển, lỗ chân lông co lại và biến mất, cuối cùng tạo thành một lớp kim loại dày đặc cho Thành phần gốm Alumina có độ chính xác cao.
Tải xuống Bảng thông số vật liệu liên hệ
Quy trình luyện kim gốm tiêu chuẩn
- Xử lý trước chất nền. Đánh bóng các phôi gốm thiêu kết để đạt độ mịn quang học bằng bột mài mòn kim cương, kiểm soát độ nhám bề mặt Nhỏ hơn hoặc bằng 1,6μm. Làm sạch bằng siêu âm trong axeton và cồn ở nhiệt độ phòng trong 20 phút.
- Chuẩn bị bùn kim loại hóa. Cân nguyên liệu thô theo công thức, sau đó nghiền bi để chuẩn bị bùn có độ nhớt mục tiêu.
- Lớp phủ và sấy khô. Bùn kim loại in lụa đều trên nền gốm. Độ dày bùn cần được kiểm soát chính xác: quá mỏng cho phép chất độn hàn xuyên qua lớp kim loại, trong khi độ dày quá mức cản trở sự di chuyển nguyên tố. Các bộ phận được phủ được sấy khô bên trong lò.
- Xử lý nhiệt. Thiêu kết các phôi gia công trong môi trường khử để tạo thành lớp kim loại liên kết.
Các phương pháp luyện kim gốm phổ biến cho vỏ gốm EV Alumina
Phương pháp Mo-Mn
Quá trình kim loại hóa Mo-Mn sử dụng bột molypden chịu lửa trộn với bột mangan, phủ lên gốm Al₂O₃ và thiêu kết để tạo thành một lớp kim loại. Quá trình Mo-Mn truyền thống đòi hỏi nhiệt độ thiêu kết cao và tiêu thụ nhiều năng lượng hơn; không có chất kích hoạt, độ bền bịt kín vẫn tương đối thấp.
Phương pháp Mo-Mn được kích hoạt
Mo-Mn được kích hoạt được tối ưu hóa từ tuyến Mo-Mn cổ điển. Các sửa đổi bao gồm thêm chất kích hoạt hoặc thay thế bột kim loại bằng oxit hoặc muối molypden/mangan, nhằm mục đích giảm nhiệt độ thiêu kết. Mặc dù quá trình này phức tạp và tốn kém nhưng nó tạo ra sự liên kết chặt chẽ và cải thiện hiệu suất làm ướt. Nó vẫn là giải pháp kim loại hóa hoàn thiện nhất và được áp dụng rộng rãi cho việc đóng gói rơle kín.
Hàn kim loại hoạt động
Hàn kim loại hoạt động được sử dụng rộng rãi để hàn kín kim loại gốm. So với công nghệ Mo-Mn, nó được phát triển muộn hơn khoảng 10 năm. Toàn bộ mối nối gốm-kim loại có thể được hoàn thành trong một chu kỳ gia nhiệt. Hợp kim hàn có chứa các nguyên tố hoạt động như Ti, Zr, Hf và Ta. Các phần tử hoạt động này phản ứng với gốm alumina và tạo thành các lớp phản ứng kim loại tại bề mặt tiếp xúc. Quá trình này đơn giản hơn và tiết kiệm chi phí cho sản xuất hàng loạt. Hạn chế của nó nằm ở việc lựa chọn vật liệu hàn hạn chế, khiến nó phù hợp hơn với các bộ phận lớn hoặc lô có khối lượng thấp thay vì sản xuất tốc độ cao liên tục.
Đồng liên kết trực tiếp (DBC)
DBC liên kết lá đồng trực tiếp lên nền gốm, chủ yếu là Al₂O₃ và AlN. Được phát triển cùng với việc đóng gói chip COB, DBC đưa oxy vào giữa đồng và gốm. Ở nhiệt độ 1065~1083 độ, chất lỏng eutectic Cu-O hình thành và phản ứng với lá gốm và đồng, tạo ra các pha CuAlO₂ hoặc Cu(AlO₂)₂ để đạt được liên kết vững chắc.
phún xạ magnetron
Phún xạ magnetron là một kỹ thuật lắng đọng hơi vật lý làm lắng đọng các màng kim loại nhiều lớp trên đế gốm. Nó cung cấp độ bám dính mạnh, độ nhiễm bẩn thấp và cấu trúc hạt được kiểm soát cho lớp phủ kim loại mỏng chất lượng cao. Màng kim loại thu được sẽ siêu mỏng và duy trì dung sai kích thước chặt chẽ. Tuy nhiên, nó không thể áp dụng cho gốm nhạy nhiệt như gốm áp điện hoặc vật liệu đơn tinh thể.
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất luyện kim gốm
- Công thức kim loại hóa. Thiết kế công thức đặt nền tảng cho các lớp kim loại hóa đủ tiêu chuẩn.
- Sintering temperature and holding time. Metallization sintering is classified into ultra-high temperature (>1600 độ), nhiệt độ cao (1450 ~ 1600 độ), nhiệt độ trung bình (1300 ~ 1450 độ) và nhiệt độ thấp (<1300°C). Insufficient temperature stops glass phase diffusion; overheating weakens bonding strength and causes metallization layer peeling and seal failure.
- Cấu trúc vi mô của lớp kim loại hóa. Cấu trúc vi kim hóa xác định hiệu suất bịt kín cuối cùng. Lớp phủ kim loại chất lượng cao dày đặc với độ bám dính mạnh. Cấu trúc phân lớp rõ ràng không có các hợp chất kim loại giòn liên tục làm giảm sự lan truyền vết nứt và nguy cơ thâm nhập hàn đồng.
Các yếu tố ảnh hưởng khác bao gồm kích thước hạt bột và độ phân cấp. Bột mịn có xu hướng kết tụ và làm hỏng tính đồng nhất của lớp phủ. Bột quá thô làm tăng nhiệt độ thiêu kết và làm giảm chất lượng. Kỹ thuật phủ và độ dày lớp phủ cũng có tác động đáng kể đến kết quả kim loại hóa.
Phần kết luận
Gốm sứ chuyển tiếp Alumina kim loại hóa phụ thuộc vào công nghệ hàn và kim loại gốm trưởng thành để đạt được bao bì kín đáng tin cậy. Ứng suất phù hợp của vật liệu, công thức kim loại hóa và các thông số thiêu kết là các biến số cốt lõi xác định cách điện, tốc độ rò rỉ khí heli và tuổi thọ của rơle DC điện áp cao. Khi thị trường lưu trữ năng lượng và xe điện mở rộng, công nghệ niêm phong gốm-kim loại chính xác tiếp tục phát triển để đáp ứng các yêu cầu về điện áp cao hơn, thu nhỏ và tuổi thọ cao cho các bộ phận rơ-le điện.
liên hệ với chúng tôi
Hãy liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi ngay bây giờ để xác nhận nguyên mẫu và báo giá số lượng lớnVỏ gốm hàn kim loại rơle DC, được hỗ trợ bởi dây chuyền sản xuất kim loại gốm và hàn kín nội bộ của chúng tôi.
