玻璃絕緣子氣泡的預(yù)防和控制

1、 玻璃絕緣子氣泡的預(yù)防和控制玻璃絕緣子部件是密封繼電器、晶體元件及連接器等電子元器件的重要組成部分，其質(zhì)量、性能直接影響著這些電子元器件的質(zhì)量。如果玻璃絕緣子出現(xiàn)缺陷，這些電子元器件的密封性、電性能、機(jī)械強(qiáng)度等都會(huì)因此下降。氣泡是玻璃絕緣子容易產(chǎn)生的主要缺陷之一，它不僅影響著玻璃絕緣子的外觀，更重要的是它會(huì)降低玻璃絕緣子的各項(xiàng)性能，使產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重隱患。隨著玻璃絕艷子部件的電鍍、使用、保存，氣泡會(huì)使玻璃絕緣子電性能、機(jī)械強(qiáng)度和氣密性下降的幅度明顯增大，直接影響著電子元器件的性能和可靠性。1、 氣泡產(chǎn)生的原因 根據(jù)氣泡在玻璃絕緣子的存在位置不同，可分為界面氣泡、內(nèi)部氣泡和表層氣泡三種（如圖1、

2、2、3），其形狀是各式各樣的，有球形的、橢圓形的、喇叭形的，氣泡的化學(xué)組成也是各不相同，除含有O2、N2、CO、CO2、SO2外，還含有氧化氮和水蒸氣等，其中氮?dú)庖话闶且晕淞θ芙鉅顟B(tài)存在于玻璃中，其它氣體大部分以化學(xué)結(jié)合狀態(tài)存在。它們的產(chǎn)生是由于氣體沒有完全、及時(shí)地從玻璃液中逸出，而以氣泡的形式殘留于玻璃液中，導(dǎo)致這些氣泡產(chǎn)生的原因有物理上的，也有化學(xué)上的，歸納起來(lái)主要有以下幾點(diǎn)綜合因素： 金屬零件本身含有的碳、硫、氣體等雜質(zhì)和其吸附的潮氣、污染物，還有玻璃管表面吸附水分，在封接過(guò)程中都可能發(fā)生一系列反應(yīng)，形成界面氣泡；配料時(shí)料未攪拌均勻而結(jié)成小塊、玻璃坯管中粘結(jié)劑未排除干凈，在高溫?zé)Y(jié)時(shí)形成

3、內(nèi)部氣泡；燒結(jié)溫度過(guò)高、爐內(nèi)濕度較大，玻璃本身分解釋放的氣體和爐內(nèi)水蒸氣等溶于玻璃液中，因要保持相平衡，故氣體無(wú)法排除干凈，導(dǎo)致內(nèi)部氣泡的產(chǎn)生；另外，石墨定位模吸潮或有污染物，均會(huì)導(dǎo)致玻璃高溫?zé)Y(jié)時(shí)與玻璃共溶，形成表層氣泡。 2、對(duì)金屬零件進(jìn)行相應(yīng)的去油和退貨處理 由于金屬零件吸附的雜質(zhì)、氣體和水分以及其本身含有的碳、硫等雜質(zhì)在高溫封接時(shí)部分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（如下列化學(xué)反應(yīng)式）產(chǎn)生氣體，未能及時(shí)排出，在引線腳與玻璃的封接界面處或底板與玻璃封接界面處形成界面氣泡；同時(shí)玻璃管表面若吸附有水分或雜質(zhì)同樣會(huì)形成界面氣泡。 H2O+CCO+H2 H2O+COCO2+H2目前玻璃絕緣子封接用金屬零件材料大多采

4、用可伐合金或低碳鋼。封接前，首先必須將金屬零件表面的污染清洗干凈。對(duì)于可伐合金零件，用化學(xué)的方法將表面多余的油污清洗干凈；對(duì)于低碳鋼零件，為了防止其生銹，滿足封接的需要，故一般先進(jìn)行表面涂覆。當(dāng)然，在表面涂覆前必須去油。該工序一定要去油徹底，并且嚴(yán)格控制槽液成分、雜質(zhì)含量，保證鍍層成分的純凈和表面質(zhì)量。若表面處理時(shí)去油不徹底貨槽液有污染，則會(huì)導(dǎo)致高溫封接時(shí)玻璃絕緣子產(chǎn)生嚴(yán)重的氣泡。其次，金屬零件必須在適當(dāng)?shù)臍夥罩羞M(jìn)行凈化、退火處理，以便消除冷加工產(chǎn)生的應(yīng)力；防止金屬零件表面氧化；除去零件本身所含雜質(zhì)（C、S、氣體等）。一般熱處理的方式有真空退火和氫氣處理（濕氫），溫度以9401050 為宜，具

5、體時(shí)間、溫度、氣氛視零件的表面狀況，大小、材料而定。另外，零件在表面處理和熱助理后一定要妥善保存，嚴(yán)禁污染。熱處理完的零件要求在一周內(nèi)用完，此期間應(yīng)貯存于干燥器皿內(nèi)，以免重新吸附雜質(zhì)、潮氣。一周內(nèi)未使用完的，使用時(shí)應(yīng)按正常工藝重新處理。3、妥善貯存和使用玻璃粉與玻璃管 玻璃粉因其松散且比表面大，易吸收潮氣、塵埃等雜質(zhì)，故玻璃粉一定要密封包裝，置于干燥容器內(nèi)，嚴(yán)防污染。玻璃粉在使用前應(yīng)置于120140烘箱內(nèi)焙烘23h，以去除其表面吸附的潮氣。玻璃粉本身太松散，粘結(jié)能力差，配料時(shí)必須加入粘結(jié)劑才能保證玻璃壞管的成型，一般濕壓采用石蠟作為粘結(jié)劑。配料時(shí)若料攪拌不均勻，粘結(jié)劑易結(jié)成小塊，排蠟時(shí)不易揮發(fā)

6、干凈，在高溫?zé)Y(jié)時(shí)很容易形成內(nèi)部氣泡。因此，配料時(shí)在玻璃粉中加入所需的添加劑后，將混合料在120140保溫并充分?jǐn)嚢?，直至均勻，避免結(jié)塊和氣泡的存在。另外，由于石蠟的熔點(diǎn)較低（5456），在壓鑄（工作溫度90110）過(guò)程中，玻璃粉容易沉淀在料缸底部，石蠟常會(huì)漂浮在上面，玻璃壞管的一致性無(wú)法保證，因此壓鑄時(shí)每隔11.5h必須攪拌料缸內(nèi)的混合料，以保證其均勻性。 在使用時(shí)不注意文明生產(chǎn)或保存不善，玻璃管則容易吸附潮氣和雜質(zhì)。在高溫封接時(shí)，這些雜質(zhì)、氣體會(huì)溶于玻璃液中，待冷卻后形成內(nèi)部氣泡。因此，玻璃管應(yīng)及時(shí)使用，且嚴(yán)禁用手抓、摸，因?yàn)槭稚嫌杏?、汗等。如果需要保存，則必須將其裝于干凈的塑料袋內(nèi)，注明

7、生產(chǎn)日期、規(guī)格，置于干燥容器內(nèi)。存放的玻璃管需使用時(shí)，必須在100120的烘箱內(nèi)焙烘1.52h后方可使用。保存時(shí)間超過(guò)90d的玻璃管，應(yīng)采用超聲波清洗，無(wú)水乙醇脫水，在250300爐內(nèi)焙烘至少1h.4、嚴(yán)格控制吸蠟、排蠟的升溫速度和保溫時(shí)間 玻璃坯管吸蠟、排蠟的過(guò)程主要是將配料時(shí)加入的粘結(jié)劑隨溫度的升高都燒掉（該溫度應(yīng)低于玻璃的軟化溫度），此時(shí)這些材料高溫燃燒、分解的生成物，從玻璃坯管的空隙中自內(nèi)向外逸出。如果排臘過(guò)程升溫速度過(guò)快，玻璃坯管表面迅速融化，連成一體，堵塞了玻璃顆粒之間的空隙，即氣體自內(nèi)外的逸出通道，妨礙內(nèi)部氣體、生成物的逸出、揮發(fā)；同時(shí)有機(jī)粘結(jié)劑則會(huì)分解，形成很難排除的黑色沉淀物

8、。這都會(huì)導(dǎo)致玻璃絕緣子高溫封接時(shí)形成嚴(yán)重的內(nèi)部氣泡和雜質(zhì)，大大降低了玻璃絕緣子的氣密性、封接強(qiáng)度和絕緣電阻等。因此，在吸蠟、排蠟過(guò)程中一定要嚴(yán)格控制升溫速度，使玻璃坯管內(nèi)部與表面同時(shí)緩慢升溫，以便粘結(jié)劑燃燒生成物揮發(fā)順暢；同時(shí)要保證足夠的保溫時(shí)間，使粘結(jié)劑揮發(fā)徹底。若粘結(jié)劑采用石蠟，則升溫、保溫時(shí)間相應(yīng)要長(zhǎng)一些；粘結(jié)劑若采用進(jìn)口材料，則升溫、保溫時(shí)間相對(duì)短一些。另外，干壓比濕壓的玻璃坯管排臘時(shí)升溫速度相對(duì)快，保溫時(shí)間則短一些。總之，必須根據(jù)工藝、設(shè)備和生產(chǎn)的實(shí)際情況，嚴(yán)格控制升溫速度和保溫時(shí)間，以達(dá)到排盡粘結(jié)劑的目的。5、制定合理的燒結(jié)工藝 一般地說(shuō)，氣體在液體中的溶解度隨著溫度的升高而降低，

9、玻璃液也不例外。由于玻璃絕緣子組件在燒結(jié)爐內(nèi)的溫度逐漸升溫，玻璃的粘度逐漸減小，漸成液態(tài)，這時(shí)氣體在玻璃液中的溶解度降低。為了保持相平衡，在高溫封接時(shí)，溶解在玻璃液中的氣體部分要釋放出來(lái)；同時(shí)玻璃本身分解釋的氣體也要揮發(fā)出來(lái)。如果封接溫度過(guò)高，溶解在玻璃液中的氣體量大大增加，過(guò)多的氣體揮發(fā)不出去，自然形成內(nèi)部氣泡。玻璃絕緣子燒結(jié)時(shí)降溫速度過(guò)快，玻璃表面迅速冷卻，過(guò)的內(nèi)部氣體不能夠及時(shí)揮發(fā)出來(lái)，也是內(nèi)部氣泡產(chǎn)生的主要原因之一。另外，燒結(jié)爐內(nèi)濕度過(guò)大，水蒸氣高溫時(shí)部分溶于玻璃液中，待冷卻后也會(huì)產(chǎn)生氣泡。 玻璃絕緣子燒結(jié)是其制造的最后一道工序，也是最關(guān)鍵的一道工序，幾乎所有的缺陷只有燒結(jié)后才能暴露出來(lái)。因此，必須根據(jù)實(shí)際情況，制定合理的燒結(jié)工藝，保證玻璃絕緣子的燒結(jié)質(zhì)量質(zhì)量，減少不必要的浪費(fèi)。影響玻璃絕緣子燒結(jié)質(zhì)量的主要工藝參數(shù)有燒結(jié)溫度、時(shí)間和氣氛，其中燒結(jié)時(shí)間與所用燒結(jié)設(shè)備、絕緣子規(guī)格等有關(guān)，氣氛與玻璃絕緣子的性能要求、所用金屬零件材料有關(guān)，溫度則與所用玻璃粉牌號(hào)以及金屬零件材料有關(guān)。此外，燒結(jié)冷卻速度也必須嚴(yán)格控制。6、結(jié)語(yǔ) 玻璃