钼片－石英玻璃封接的工艺原理[1]

　　许多近代节能光源都以石英玻璃作为灯壳。这时，作为导线的金属－石英玻璃封接就是必不可少的部件。它的质量直接影响灯的成品率和寿命。
 
　　众所周知，由于石英玻璃的膨胀系数很小（α＝5.4×10-7K-1），找不到膨胀系数和它接近的耐高温金属与它进行匹配封接。钼片――石英玻璃的非匹配封接工艺简单、成本低廉，可在很高的温度下反复使用，已广泛用于各种光源的生产中。但是我们对它的工艺原理、影响其寿命的因素，了解还是不够，本文将就此问题作一介绍，希望能有利于产品质量的提高。
 
      （1）    基本结构 

      钼是一种耐高温的柔性金属，其熔点为2610 0C，远高于石英的软化温度（1550 0C）。把钼板延压成3～5μ的薄片，切成条形，两侧腐蚀成刀口状，成为封接用的钼片。在钼片两端分别点焊上电极和外导丝，把点焊好的钼片放入石英玻璃管内，在保护气体中将它们加热至石英玻璃的软化温度以上，然后加压成形，石英玻璃和钼片粘合在一起，形成气密封接，见图1。在封接后，封接件渐渐冷却。当封接件温度在石英玻璃的退火温度以上时（大于1400 0C），虽然钼片与石英玻璃的膨胀系数有很大差别，但因石英玻璃的粘滞性还较小，有一定的流动性，在冷却速度较慢条件下，一般不会产生永久性的应力。当封接件温度下降到转换温度以下时，石英玻璃失去塑性变形能力。由于钼片的膨胀系数 （α＝4.9×10-6k-1）远大于石英，钼片收缩远大于石英玻璃，于是在钼片与石英玻璃的界面上产生了张应力，幸而钼片是柔性金属，而且又很薄，在此应力作用下发生塑性变形，使应力充分释放，石英玻璃和钼片仍能粘合在一起而不会炸裂，使封接保持气密。       
                                                                                                                                                                                                             

　　（2）    应力和钼片形状的关系

     钼片-石英玻璃封接的应力能否充分释放，主要取决于钼片的形状。只有在钼片很薄、即钼片的宽度和厚度之比（宽/厚）很大时，应力才能够充分释放。表1 是在钼片的截面相同（0.078 mm2）时，（宽/厚）比与石英玻璃中应力之间的关系。 



　　由表1可见，当（宽/厚）比为1时，应力高达440MPa，远大于石英玻璃的忍受能力。当（宽/厚）比增大到115时，应力降低到2.2MPa，减小了约200倍，使钼片-石英玻璃封接不会炸裂。表2是我们常用的钼片尺寸。 

       

      这里需要指出钼片边缘的角度，虽然对应力的影响不大，但是角度太大，在压封时容易在边缘形成空隙，造成漏气。