1 玻璃与金属的封接机理从金属外壳的外形、几何尺寸、引线(脚)数以及引出形式,其中零件可谓五花八门、成千上万种,但按其封接应力(熔封型式)而言,主要是匹配封接和失配封接,究其封接机理将涉及到二个方面的问题:1. 1 玻璃与金属的润湿(浸润)问题1. 1.1 润湿问题这里所谓的润湿问题则是指玻璃与金属的结合力问题,要想达到玻璃与金属的良好密封,就必须使两者有良好的润湿性。玻璃与金属的润湿同液体对固体表面润湿的道理-样,即如水滴与物体接触时常出现的两种状况一种是水滴在荷叶上呈圆球形,其润湿角 e 接近 180°c(见图1)这种润湿显然是不好的;另一种是水滴落在木板上呈扁平形,其 e 角近似于 0°(见图 2),这便是很好的润湿。1. 1.2 氧化物结合学说这种学说认为:玻璃是由多种氧化物所组成,在封接过程中,金属表面的氧化物能熔人玻璃内,从而成为玻璃成分的一部分,由此获得良好地密封。但该学说未能对高价氧化物能存在于玻璃成分中,并不能与玻璃做到很好的封接作出解释,而电力结合学说则从金属氧化物属于离键晶体结构的观点出发对其作了相应的解释。1. 1.3 电力结合学说这种学说认为:金属表面形成低价氧化物时,金属内层价电子并不参加化合作用,而形成高价氧化物时,金属内层价电子将参加化合作用。因此,金属氧化物的离子半径大小是随金属化合价的高低而不同。在高价氧化物时,由于金属离子半径小,被氧离子紧密包围,使金属离子不能与玻璃中的正负离子很好地结合。当形成低价氧化物时,由于金属离子和周围的氧离子之间形成较大空隙,其电力线可以延伸出来,与玻璃中的正负离子获得最大的结合力和最小的排斥力,从而得到满意的封接(见图 3)。m2 朮凉藕在木瓯 La.润湿角与金属化合价间关系曲线;b■金属表面形成高价氧化物时与玻璃的电力线结合关系图;c■金属表面形成低价氧化物时与玻璃的电力线结合关系图;d.金属表面没有被氧化时与玻璃电力线结合关系曲线。由以上的分析告诉我们,在金属表面形成低价氧化层才能获得玻璃与金属的良好润湿效果。1. 2 膨胀系数问题这里所谓的膨胀系数问题则是指在熔封过程中[主要是室温至应变点仃 g)温度范围内]玻璃与金属的膨胀系数应尽可能达到一致,原则上两者膨胀系数之差"△a"应不大于 10%,这时,便可获得最小的封接应力(既无害应力),从而获得良好的密封效果。鉴于玻璃能承受较大的压应力,因此,在设计外壳和选择材料时,往往希望外层金属的膨胀系...