หนึ่ง. ภูมิหลังด้านเทคโนโลยีและความต้องการของอุตสาหกรรม

โลหะผสมปิดผนึกการขยายตัวคงที่ของเหล็ก-นิกเกิลเป็นโลหะผสมชนิดพิเศษที่ตระหนักถึงการจับคู่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนโดยการควบคุมสัดส่วนของส่วนประกอบอย่างแม่นยำมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์การบินและอวกาศเครื่องมือที่มีความแม่นยำและสาขาอื่นๆคุณค่าหลักคือการแก้ปัญหาความล้มเหลวในการเชื่อมต่อของวัสดุต่างๆเนื่องจากความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเช่นการปิดผนึกแก้วและโลหะการเชื่อมเซรามิกและโลหะและสถานการณ์อื่นๆ Qingchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd. อาศัยที่ตั้งเชิงกลยุทธ์ของ Zhengzhou High-tech Zone โดยมุ่งเน้นไปที่การวิจัยและพัฒนาโลหะที่มีความบริสุทธิ์สูงและโลหะผสมพิเศษสายผลิตภัณฑ์โลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลคงที่ครอบคลุมแบรนด์หลักเช่น4J29และ4J33ซึ่งตรงตามอุณหภูมิกว้าง-60 ℃ ถึง400 ℃ ข้อกำหนดการจับคู่การขยายตัวภายใต้โดเมน

2.การวิเคราะห์ทางเทคนิค: การออกแบบส่วนผสมและกระบวนการผลิต

1. การเพิ่มประสิทธิภาพส่วนผสมและการควบคุมประสิทธิภาพ
Qingchuan New Materials ใช้เทคโนโลยีการหลอมแบบเหนี่ยวนำสูญญากาศเพื่อควบคุมปริมาณนิกเกิลอย่างแม่นยำในช่วง28.5%-30.0% และรวมกับการเพิ่มระดับของโคบอลต์คาร์บอนและธาตุอื่นๆเพื่อให้ได้ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน α(20-300 ℃)≤ 4.7 × 10 ⁻/℃ การควบคุมที่แม่นยำตัวอย่างเช่นค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของโลหะผสม4J29มีความผันผวนน้อยกว่า0.3 × 10 ⁻/℃ ในช่วง-60 ℃ ถึง100 ℃ ซึ่งดีกว่าข้อกำหนดมาตรฐานอุตสาหกรรมอย่างมีนัยสำคัญ

2. นวัตกรรมกระบวนการผลิต
บริษัทใช้กระบวนการบำบัดความร้อนสามขั้นตอน:
ขั้นตอนที่1:1050 ℃ ± 10 ℃ ทำให้การหลอมสม่ำเสมอและกำจัดการแยกองค์ประกอบ
ขั้นตอนที่2:780 ℃ ± 5 ℃ การหลอมกลางเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานเย็น
ขั้นตอนที่3:480 ℃ ± 3 ℃ การรักษาอายุโครงสร้างองค์กรที่มั่นคง
ด้วยกระบวนการนี้ความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมสามารถเข้าถึง520-620MPa และอัตราการยืดตัวคือ ≥ 25% ซึ่งตรงตามความต้องการในการขึ้นรูปที่ซับซ้อนเช่นการเจาะลึกและการหมุน

3.กรณีการใช้งาน: การปฏิบัติในด้านบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์

1. ความเป็นมาของโครงการ
บริษัทสื่อสารจำเป็นต้องพัฒนาตัวกรองที่มีความน่าเชื่อถือสูงสำหรับสถานีฐาน5G โดยต้องใช้เปลือกโลหะและสื่อเซรามิกในอุณหภูมิ-40 ℃ ถึง85 ℃ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่ตรงกัน ≥ 95% โลหะผสม Kovar แบบดั้งเดิม (4J29) มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวสูงในส่วนที่มีอุณหภูมิสูงซึ่งนำไปสู่ความเข้มข้นของความเครียดของส่วนต่อประสานการปิดผนึก

2. แนวทางการแก้ไขปัญหา
Qingchuan New Materials ได้รับการปรับแต่งและพัฒนาโลหะผสม4J33โดยการปรับปริมาณนิกเกิลเป็น32.5% และเพิ่มองค์ประกอบเซอร์โคเนียม0.1% ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของส่วนที่มีอุณหภูมิสูงจะลดลงเหลือ4.5 × 10 ⁻ ⁶/℃ หลังจากการทดสอบการจำลองค่าความเค้นของส่วนต่อประสานการปิดผนึกลดลงจาก85MPa เป็น32MPa และการทดสอบความหนาแน่นของอากาศผ่านมาตรฐาน1 × 10 ⁻ ⁹ Pa ·m³/s

3. การตรวจสอบเอฟเฟกต์
ในระหว่างการทดสอบการสตาร์ทเย็น-40 ° C และการทำงานต่อเนื่อง85 ° C ของตัวกรองไม่มีการแตกร้าวหรือการรั่วไหลของชั้นปิดผนึกและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์จะขยายออกไปจาก3ปีเป็นมากกว่า5ปีปัจจุบันโปรแกรมนี้ถูกนำไปใช้กับอุปกรณ์สถานีฐานมากกว่า200,000ชุดโดยมีอัตราความล้มเหลวน้อยกว่า0.02%

4.ข้อได้เปรียบทางเทคนิคและประสบการณ์ในอุตสาหกรรม

1. การควบคุมคุณภาพกระบวนการทั้งหมด
ตั้งแต่การตรวจจับความบริสุทธิ์ของวัตถุดิบ (โดยใช้การวิเคราะห์ ICP-MS จำนวนองค์ประกอบที่ไม่บริสุทธิ์ทั้งหมดคือ ≤ 0.005%) ไปจนถึงการทดสอบประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป (ติดตั้งระบบวัดค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์) การควบคุมแบบดิจิทัลของ12กระบวนการสำคัญจะเกิดขึ้น

2. ความสามารถด้านการให้บริการแบบปรับแต่งเฉพาะ
ด้วยการใช้เทคโนโลยีจีโนมวัสดุทำให้สามารถจำลองเส้นโค้งค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวภายใต้การผสมผสานของส่วนประกอบต่างๆได้อย่างรวดเร็วและให้การสนับสนุนลูกค้าแบบครบวงจรตั้งแต่การเลือกเกรดไปจนถึงการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการตัวอย่างเช่นโลหะผสมที่ขยายตัวต่ำเป็นพิเศษ (α≤ 1.5 × 10 ⁻/℃) ที่พัฒนาขึ้นสำหรับบริษัทเซมิคอนดักเตอร์ได้ผ่านการรับรองระดับรถยนต์ AEC-Q200

ห้า. คำถามที่พบบ่อย: คำตอบสำหรับปัญหาทางเทคนิคทั่วไป

Q1: อะไรคือความแตกต่างระหว่างโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลและ Invar?
ตอบ: โลหะผสม Yinwa (Fe-36Ni) มีลักษณะค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำมาก (α≈ 1.8 × 10 ⁻ ⁶/℃) แต่มีความแข็งแรงต่ำ (≤ 300MPa) โลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลที่ขยายตัวคงที่สามารถควบคุมค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวได้โดยการปรับปริมาณนิกเกิลในขณะที่รักษาความแข็งแรงสูงขึ้น (≥ 500MPa) เหมาะสำหรับการใช้งานชิ้นส่วนโครงสร้าง

Q2: วิธีการเลือกยี่ห้อโลหะผสมที่เหมาะสม?
ตอบ: ต้องพิจารณาพารามิเตอร์หลักสามประการ:
(1) อุณหภูมิการทำงาน: 4J29เหมาะสำหรับ-60 ° C ถึง400 ° C, 4J33สำหรับ-60 ° C ถึง500 ° C;
(2) การจับคู่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว: เลือกโลหะผสมภายในช่วง ± 10% ของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของวัสดุเป้าหมาย
(3) ข้อกำหนดในการประมวลผล: 4J29สำหรับการขึ้นรูปลึก4J33สำหรับการเชื่อมที่ซับซ้อน

Q3: วิธีจัดการกับการออกซิเดชั่นของพื้นผิวโลหะผสม?
ตอบ: แนะนำให้ใช้วิธีสามขั้นตอน:
ขั้นตอนที่1:800 ℃ การบำบัดลดไฮโดรเจนเพื่อขจัดชั้นออกไซด์ที่พื้นผิว
ขั้นตอนที่2: ชุบนิกเกิล (ความหนา2-5μm), เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน;
ขั้นตอนที่3: บรรจุภัณฑ์สูญญากาศเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชันทุติยภูมิระหว่างการจัดเก็บ

หก. แนวโน้มด้านเทคโนโลยี

ด้วยการเพิ่มขึ้นของการสื่อสาร6G คอมพิวเตอร์ควอนตัมและสาขาอื่นๆความต้องการโลหะผสมที่ขยายตัวคงที่ในช่วงอุณหภูมิกว้างพิเศษ (-196 ° C ถึง600 ° C) จึงเพิ่มขึ้น Qingchuan New Materials กำลังพัฒนาโลหะผสม4J50ด้วยเทคโนโลยีไมโครโลหะผสมไนโอเบียมเป้าหมายคือการบรรลุความก้าวหน้าของ α(20-500 ℃)≤ 6.5 × 10 ⁻ ⁶/℃ และให้การสนับสนุนวัสดุสำหรับการผลิตระดับไฮเอนด์