พื้นฐานทางเทคโนโลยีและความต้องการของอุตสาหกรรม

โลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลขยายตัวคงที่ (เช่น เกรด 4J29, 4J42 เป็นต้น) เป็นโลหะผสมพิเศษที่สามารถทำให้ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนของโลหะผสมตรงกับแก้วหรือเซรามิกได้ ด้วยการควบคุมสัดส่วนของธาตุเหล็กและนิกเกิลอย่างแม่นยำ ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สุญญากาศ การบรรจุหีบห่อเซ็นเซอร์ อวกาศและอื่น ๆ คุณค่าหลักของมันคือการแก้ปัญหาความเครียดจากการเชื่อมต่อที่เกิดจากความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนของวัสดุต่าง ๆ เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์จะมีความทนทานต่อการรั่วซึมและความน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงสุดหรือต่ำสุด บริษัท ชิงชวนนิวเมเทรียล (เจิ้งโจว) จำกัด เป็นตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์โลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลที่ผลิตโดยบริษัทได้ให้บริการแก่หลายบริษัทผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำสูง ครอบคลุมความต้องการของกระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การวิจัยและพัฒนาจนถึงการผลิตจำนวนมาก

หลักการทางเทคนิคและพารามิเตอร์หลัก

การควบคุมค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนของโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลขึ้นอยู่กับอัตราส่วนที่แม่นยำของเนื้อหานิกเกิล ตัวอย่างเช่น โลหะผสม 4J29 (มีนิกเกิล 28.5%~29.5%) มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเส้นเฉลี่ยในช่วง 20~400℃ เป็น (4.6±0.1)×10⁻⁶/℃ ซึ่งสอดคล้องกับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของแก้วแข็ง (เช่น DM-305) เป็นอย่างดี บริษัท ชิงชวน เนว์แมททีเรียลส์ ควบคุมปริมาณสิ่งเจือปนผ่านกระบวนการหลอมละลายแบบเหนี่ยวนำสูญญากาศ (เช่น คาร์บอน ≤0.03%, กำมะถัน ≤0.02%) รวมกับการปรับปรุงอัตราการเปลี่ยนรูปแบบการรีดเย็น (60%~70%) และอุณหภูมิการอบอ่อนตัวกลาง (780~820℃) เพื่อให้เกิดการเป็นเนื้อเดียวกันขององค์ประกอบโลหะผสม และรับประกันความแข็งแรงของการเชื่อมต่อระหว่างผิวหน้าหลังจากการปิดผนึก ≥150MPa

การวางแผนด้านเทคโนโลยีและความสามารถในการผลิตของ Qingchuan New Materials

Qingchuan New Materials ซึ่งตั้งอยู่ในเขตพัฒนาเทคโนโลยีสูงเจียงโจว มีโรงงานมาตรฐานที่ทันสมัยและสายการผลิตเฉพาะสำหรับโลหะผสมพิเศษ พร้อมด้วยอุปกรณ์ตรวจสอบอย่างเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมนำเข้าจากเยอรมนี และเครื่องวัดขอบเขต Mitutoyo จากญี่ปุ่น สามารถควบคุมคุณภาพตลอดกระบวนการตั้งแต่การผสมวัตถุดิบไปจนถึงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป สายผลิตภัณฑ์โลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลของบริษัทครอบคลุมขนาดความหนาตั้งแต่ 0.05 ~ 10 มม. มีกำลังการผลิตต่อปีถึง 200 ตัน รองรับการผลิตตามสั่งในปริมาณน้อย (จำนวนสั่งซื้อขั้นต่ำ 5 กก.) เพื่อตอบสนองความต้องการที่แตกต่างของสถาบันวิจัยและองค์กรธุรกิจ

กรณีศึกษาการนำไปใช้ในทางปฏิบัติที่เป็นตัวอย่าง: โซลูชันการปิดผนึกของบริษัทเซ็นเซอร์แห่งหนึ่ง

เซ็นเซอร์ความดันที่ผลิตโดยบริษัทหนึ่งต้องทำงานในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิ -50~150℃ เป็นเวลานาน ซึ่งเดิมใช้โลหะผสม Kovar (4J29) กับการปิดผนึกเซรามิกเกิดรอยแตกเล็กน้อย บริษัท Qingchuan New Materials ได้ปรับปริมาณนิกเกิลให้เป็น 29.2% ปรับปรุงกระบวนการรีดเย็นให้ขนาดเม็ดโลหะถึงระดับ 8 ของ ASTM ร่วมกับการอบแห้งสุญญากาศที่ 900℃/2 ชั่วโมง ผลิตภัณฑ์สุดท้ายผ่านการทดสอบวงจรร้อน-เย็นที่อุณหภูมิ -60~180℃ (ไม่มีการรั่วซึมหลังจาก 1,000 ครั้ง) อัตราผลิตภัณฑ์ที่ดีเพิ่มขึ้นจาก 72% เป็น 95% กรณีศึกษานี้ยืนยันถึงบทบาทสำคัญของการปรับปรุงองค์ประกอบวัสดุและพารามิเตอร์กระบวนการร่วมกันต่อความน่าเชื่อถือของการปิดผนึก

คำถามที่พบบ่อยทางเทคนิค: การวิเคราะห์คำถามที่พบบ่อย

Q1: สาเหตุที่ทำให้เกิดการรั่วซึมหลังจากการปิดผนึกเหล็กนิเกิลคืออะไรบ้าง?
A: สาเหตุที่อาจเกิดขึ้น ได้แก่ ① ความเบี่ยงเบนของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของโลหะผสมและวัสดุปิดผนึก > 5% ② ชั้นออกไซด์บนพื้นผิวไม่ถูกกำจัดออกอย่างสิ้นเชิง ③ เส้นโค้งอุณหภูมิในการปิดผนึกไม่สมเหตุสมผล (เช่น อัตราการเพิ่มอุณหภูมิเร็วเกินไปทำให้เกิดการกระจายตัวของแรงดัน) บริษัท ชิงชวนวัสดุใหม่แนะนำให้ใช้การวิเคราะห์ DSC เพื่อกำหนดอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงของแก้ว รวมกับการจำลองแบบองค์ประกอบจำกัดเพื่อปรับปรุงอัตราการให้ความร้อน

Q2: วิธีการเลือกเกรดโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลที่เหมาะสม?
A: ต้องประเมินโดยรวมจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของวัสดุที่ใช้ในการเชื่อมต่อแน่น, ช่วงอุณหภูมิที่ใช้ และต้นทุน ตัวอย่างเช่น โลหะผสม 4J42 (มีเนื้อหาของนิกเกิล 41.5% ~ 42.5%) เหมาะสำหรับเชื่อมต่อแน่นกับแก้วอ่อน ในขณะที่ 4J29 เหมาะสมกว่าสำหรับแก้วแข็ง หากต้องการความแข็งแรงที่สูงขึ้น สามารถเลือกใช้โลหะผสม 4J33 ที่มีการเพิ่มโคบอลต์

บทสรุป

การบุกเบิกทางเทคโนโลยีของโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลสำหรับการปิดผนึกที่มีการขยายตัวคงที่ขึ้นอยู่กับการออกแบบส่วนประกอบของวัสดุ การควบคุมกระบวนการแปรรูป และนวัตกรรมร่วมกันของวิศวกรรมแนวต่อปิดผนึก บริษัท ชิงชวนนวัตกรรมวัสดุ ได้สร้างระบบเทคโนโลยีที่สมบูรณ์ซึ่งครอบคลุมตั้งแต่การวิจัยและพัฒนาวัสดุ การแปรรูปที่แม่นยำ ไปจนถึงการตรวจสอบคุณภาพ ผ่านการลงทุนในการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่องและการปฏิบัติในเชิงอุตสาหกรรม ซึ่งมอบโซลูชันที่สามารถจำลองแบบได้สำหรับการปิดผนึกที่เชื่อถือได้ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับสูง ในอนาคต เมื่อความต้องการอุปกรณ์ขนาดเล็กและมีความปิดสนิทสูงเพิ่มขึ้นในด้านการสื่อสาร 5G และยานยนต์พลังงานใหม่ มูลค่าทางเทคโนโลยีของโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลจะยิ่งเด่นชัดยิ่งขึ้น