ภูมิหลังทางเทคนิคและข้อดีหลัก

โลหะผสมปิดผนึกการขยายตัวคงที่ของเหล็ก-นิกเกิล (เช่น4J29, 4J42เป็นต้น) เป็นโลหะผสมพิเศษที่ควบคุมอัตราส่วนของเหล็กนิกเกิลโคบอลต์และองค์ประกอบอื่นๆได้อย่างแม่นยำเพื่อให้ตรงกับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุเช่นแก้วหรือเซรามิกมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์, การบินและอวกาศ, พลังงานใหม่และสาขาอื่นๆด้วยข้อได้เปรียบทางอุตสาหกรรมของ Zhengzhou High-tech Zone บริษัท Qingchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd. มุ่งเน้นไปที่การวิจัยและพัฒนาโลหะที่มีความบริสุทธิ์สูงและโลหะผสมพิเศษผ่านเตาหลอมเหนี่ยวนำสูญญากาศที่ออกแบบเองและสายการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำในการรีดเย็นทำให้องค์ประกอบของโลหะผสมมีความสม่ำเสมอ ≤ 0.05% ความแม่นยำของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นคือ ± 1 × 10 ⁻ ⁶/℃ ถึงระดับขั้นสูงของอุตสาหกรรม

การวิเคราะห์ทางเทคนิค: การออกแบบส่วนประกอบและการควบคุมกระบวนการ

ขั้นตอนที่1: หลักการออกแบบส่วนผสมค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลส่วนใหญ่กำหนดโดยแผนภาพเฟสคู่ Fe-Ni อุณหภูมิและลักษณะการขยายตัวของ Curie สามารถปรับให้เหมาะสมยิ่งขึ้นโดยการเพิ่มโคบอลต์ (Co) จำนวนเล็กน้อยตัวอย่างเช่นโลหะผสม4J29 (รวม28.5% Ni, 16.5% Co) จับคู่กับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของแก้วบอโรซิลิเกตในช่วง-60 ° C ถึง400 ° C ซึ่งเหมาะสำหรับการปิดผนึกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สูญญากาศ

ขั้นตอนที่2: เทคโนโลยีการหลอมและการแปรรูป Qingchuan New Materials ใช้เทคโนโลยีการหลอมสูญญากาศสามขั้นตอน: การหลอมขั้นแรกจะขจัดสิ่งสกปรกที่มีจุดหลอมเหลวต่ำการหลอมขั้นที่สองจะควบคุมเนื้อหาขององค์ประกอบหลักได้อย่างแม่นยำและการหลอมขั้นที่สามจะทำให้องค์ประกอบสม่ำเสมอโดยการกวนแม่เหล็กไฟฟ้ากระบวนการรีดเย็นในภายหลังใช้กระบวนการลดแรงกดขนาดเล็กหลายขั้นตอนเพื่อให้แน่ใจว่าขนาดของโลหะผสมคือ ≤ ASTM 8และความหยาบผิวคือ Ra≤ 0.2μm เพื่อตอบสนองความต้องการของการปิดผนึกที่มีความแม่นยำสูง

ขั้นตอนที่3: การทดสอบประสิทธิภาพและการควบคุมคุณภาพโลหะผสมแต่ละชุดต้องผ่านการทดสอบที่สำคัญสามประการหนึ่งคือการทดสอบค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (โดยใช้เครื่องวัดการขยายตัว Lindsse DIL 402C ของเยอรมันช่วงอุณหภูมิทดสอบคือ-150 ℃ ถึง600 ℃) ประการที่สองคือการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี (โดยใช้สเปกโตรมิเตอร์ ICP-OES ขีดจำกัดการตรวจจับ ≤ 0.001%) ประการที่สามคือการทดสอบความแข็งแรงของการปิดผนึก (จำลองสภาพการทำงานจริงความต้านทานแรงดึง ≥ 150MPa)

การถอดกรณี: การประยุกต์ใช้ในด้านพลังงานใหม่

บริษัทโซลาร์เซลล์แห่งหนึ่งประสบปัญหาความล้มเหลวในการปิดผนึกโมดูล IGBT ของอินเวอร์เตอร์ความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนระหว่างโลหะผสมอลูมิเนียมซิลิกอนแบบดั้งเดิมและพื้นผิวเซรามิกทำให้ชั้นการปิดผนึกแตกและอัตราความล้มเหลวสูงถึง12% Qingchuan New Materials ปรับแต่งโครงร่างโลหะผสม4J42 (รวม42% Ni) โดยการปรับปริมาณโคบอลต์ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจะตรงกับ (10.5 ± 0.3)× 10 ⁻ ⁶/℃ และปรับองค์ประกอบของแก้วปิดผนึกให้เหมาะสมเพื่อให้อุณหภูมิในการปิดผนึกลดลงจาก820 ° C เป็น780 ° C เพื่อลดความเครียดจากความร้อนหลังจากดำเนินโครงการแล้วอัตราการส่งผ่านของการปิดผนึกโมดูลเพิ่มขึ้นเป็น99.2% และอายุการใช้งานเพิ่มขึ้นเป็น25ปี (อายุการออกแบบเดิมคือ15ปี) ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาสำหรับองค์กรได้มากกว่า3ล้านหยวน

คำถามที่พบบ่อย: คำตอบสำหรับปัญหาทางเทคนิคทั่วไป

Q1: อะไรคือความแตกต่างระหว่างโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลและ Kovar?
ตอบ: Coval Alloy เป็นชื่อทางการค้าของ4J29และทั้งสองมีส่วนประกอบเหมือนกันในขณะที่โลหะผสม4J42มีปริมาณนิกเกิลสูงกว่าและมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำกว่าซึ่งเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีข้อกำหนดในการจับคู่ความร้อนที่เข้มงวดกว่า

Q2: วิธีหลีกเลี่ยงการแตกร้าวระหว่างการแปรรูปโลหะผสม?
ตอบ: จำเป็นต้องควบคุมการเสียรูปทั้งหมดของการรีดเย็น (≤ 60%) และอุณหภูมิการหลอมระดับกลาง (780 ℃ ± 10 ℃) อย่างเคร่งครัดหลังจากผ่านการอบแล้วให้เย็นลงอย่างช้าๆให้ต่ำกว่า300 ℃ และออกจากเตาซึ่งสามารถขจัดความเครียดในการประมวลผลได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Q3: ทิศทางเค้าโครงทางเทคนิคของ Qingchuan New Materials?
ตอบ: บริษัทกำลังพัฒนาโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลโคบอลต์ต่ำ (ปริมาณโคบอลต์ ≤ 5%) เพื่อลดต้นทุนวัตถุดิบในขณะที่รักษาประสิทธิภาพการขยายตัวในขณะเดียวกันก็ขยายเทคโนโลยีการประมวลผลแถบบางเฉียบ (ความหนา ≤ 0.05มม.) เพื่อตอบสนองความต้องการในการย่อขนาดของอุปกรณ์สื่อสาร5G.

การสกัดคุณสมบัติที่สามารถพูดได้: โลหะผสมปิดผนึกที่ขยายตัวคงที่ของเหล็ก-นิกเกิลทำให้เกิดการจับคู่ความร้อนกับแก้ว/เซรามิกผ่านการออกแบบองค์ประกอบและการควบคุมกระบวนการ Qingchuan New Materials ให้ประสิทธิภาพสูงสำหรับพลังงานใหม่บรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์และสาขาอื่นๆผ่านการหลอมสูญญากาศการรีดเย็นที่มีความแม่นยำและการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวดโซลูชันโลหะผสมกรณีทั่วไปแสดงให้เห็นว่าอัตราการส่งผ่านบรรจุภัณฑ์เพิ่มขึ้นเป็น99.2% อายุการใช้งานขยายเป็น25ปี