พื้นหลังทางเทคนิค: มูลค่าทางอุตสาหกรรมของโลหะผสมปิดผนึกที่ขยายตัวคงที่ของเหล็ก-นิกเกิล

โลหะผสมปิดผนึกการขยายตัวคงที่ของเหล็ก-นิกเกิลเป็นวัสดุโลหะผสมชนิดพิเศษที่ควบคุมอัตราส่วนของเหล็ก (Fe) และนิกเกิล (Ni) ได้อย่างแม่นยำเพื่อให้ตรงกับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุที่ไม่ใช่โลหะเช่นแก้วและเซรามิกข้อได้เปรียบหลักคือสามารถหลีกเลี่ยงความล้มเหลวของบรรจุภัณฑ์ที่เกิดจากความเครียดจากความร้อนและใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงเช่นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เซ็นเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การบินและอวกาศ Qingchuan New Materials (Zhengzhou) Co., Ltd. อาศัยอาคารโรงงานมาตรฐานที่ทันสมัยของ Zhengzhou High-tech Zone พร้อมด้วยสายการผลิตการหลอมการอบชุบด้วยความร้อนและการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูงโดยมุ่งเน้นไปที่การวิจัยและพัฒนาและการผลิตขนาดใหญ่ของโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลคงที่ความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์สูงกว่า99.95% ความเสถียรของค่าสัมประสิทธิ์จะถูกควบคุมภายใน ± 1 × 10 ⁻ ⁶/℃

การวิเคราะห์ทางเทคนิค: การออกแบบส่วนประกอบและการควบคุมประสิทธิภาพ

หลักของประสิทธิภาพของโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลคงที่อยู่ในการออกแบบองค์ประกอบ Qingchuan New Materials ปรับปริมาณนิกเกิลในระบบไบนารี Fe-Ni (โดยปกติคือ30% ~ 50%) รวมกับการเพิ่มโคบอลต์ติดตาม (Co) แมงกานีส (Mn) และองค์ประกอบอื่นๆเพื่อให้สามารถควบคุมค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนได้อย่างแม่นยำในช่วง5 × 10 ⁻ ⁶/℃ ถึง15 × 10 ⁻ ⁶ ⁶/℃ ตัวอย่างเช่นผลิตภัณฑ์หลักคือโลหะผสม4J29 (รวม28.5% ~ 29.5% Ni) ระดับการจับคู่ของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนกับแก้วบอโรซิลิเกตในช่วงอุณหภูมิ-60 ° C ถึง400 ° C มากกว่า98% ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดบรรจุภัณฑ์ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สูญญากาศสูงในกระบวนการผลิต Qingchuan ใช้เทคโนโลยีการหลอมแบบเหนี่ยวนำสูญญากาศเพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบของโลหะผสมมีความสม่ำเสมอ (≤ 0.05%) และกำจัดความเค้นตกค้างผ่านกระบวนการบำบัดความร้อนหลายขั้นตอนและปรับปรุงความเป็นพลาสติกของวัสดุ (การยืดตัวหลังจากการแตกหัก ≥ 25%)

คู่มือปฏิบัติ: กระบวนการแปรรูปและบรรจุภัณฑ์ของโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิล

ยกตัวอย่างบรรจุภัณฑ์อุปกรณ์ไฟฟ้าเซมิคอนดักเตอร์การประมวลผลโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลต้องปฏิบัติตามขั้นตอนต่อไปนี้อย่างเคร่งครัด:
ขั้นตอนที่1: การปรับสภาพวัสดุ: หลังจากตัดแผ่นโลหะผสมให้มีขนาดการออกแบบแล้วให้ทำความสะอาดด้วยอัลตราโซนิกเพื่อขจัดคราบน้ำมันบนพื้นผิวจากนั้นทำการอบอ่อน850 ℃ × 2h ในบรรยากาศไฮโดรเจนเพื่อกำจัดการชุบแข็ง
ขั้นตอนที่2: การขึ้นรูปที่แม่นยำ: ใช้กระบวนการตัดลวดแบบช้าหรือการตัดด้วยเลเซอร์เพื่อให้แน่ใจว่ามีการควบคุมความคลาดเคลื่อนของขนาดของแหวนปิดผนึกภายใน ± 0.02มม. เพื่อหลีกเลี่ยงการรั่วไหลของอากาศที่เกิดจากช่องว่างในการประกอบ
ขั้นตอนที่3: แก้ว-โลหะปิดผนึก: ให้ความร้อนชิ้นส่วนโลหะผสมสำเร็จรูปและแก้วบอโรซิลิเกตในเตาป้องกันไนโตรเจนที่820 ° C และค่อยๆเย็นลงหลังจากผ่านไป30นาทีความแข็งแรงในการปิดผนึกสามารถเข้าถึงได้มากกว่า50MPa Qingchuan New Materials ปรับความหนาของชั้นออกไซด์บนพื้นผิวของโลหะผสมให้เหมาะสม (100 ~ 200นาโนเมตร) ปรับปรุงความสามารถในการเปียกของแก้วอย่างมีนัยสำคัญและลดอัตราฟองปิดผนึกให้ต่ำกว่า0.5%

กรณีการถอดชิ้นส่วน: แอปพลิเคชันการปิดผนึกของโมดูล IGBT ของรถยนต์พลังงานใหม่

บริษัทรถยนต์พลังงานใหม่ชั้นนำใช้โมดูล IGBT ปิดผนึกโลหะผสม Qingchuan 4J29ซึ่งช่วยแก้ปัญหาอายุการใช้งานรอบกำลังไม่เพียงพอที่เกิดจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ไม่ตรงกันของโลหะผสมอลูมิเนียมซิลิกอนแบบดั้งเดิมข้อมูลที่วัดได้แสดงให้เห็นว่าหลังจากรอบผลกระทบอุณหภูมิ-40 ℃ ถึง150 ℃ 100,000ครั้งชั้นปิดผนึกจะไม่มีรอยแตกและกระแสการรั่วไหลของโมดูลจะคงที่ต่ำกว่า0.1μA ซึ่งมีอายุการใช้งานมากกว่าโซลูชันโลหะผสมอลูมิเนียม-ซิลิกอนถึง3เท่า Qingchuan New Materials ได้เพิ่มประสิทธิภาพการป้องกันความล้าของวัสดุในสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนความถี่สูงโดยร่วมกันพัฒนาส่วนประกอบโลหะผสมที่กำหนดเอง (ปรับเนื้อหา Ni เป็น31.5%) กับลูกค้าในปัจจุบันผลิตภัณฑ์นี้ได้ถูกนำไปใช้กับบริษัทรถยนต์พลังงานใหม่หลายแห่งในแบทช์ระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์.

FAQ: คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิล

Q1: จะกำหนดอุณหภูมิการปิดผนึกของโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลได้อย่างไร?
ตอบ: อุณหภูมิการปิดผนึกต้องขึ้นอยู่กับจุดอ่อนตัวของแก้ว (โดยปกติคือ780 ~ 850 ℃) และอุณหภูมิการตกผลึกของโลหะผสมจะถูกกำหนดอย่างครอบคลุมอุณหภูมิในการปิดผนึกที่แนะนำสำหรับโลหะผสม Qingchuan 4J29คือ820 ℃ ในขณะนี้ความหนืดของแก้วและความเป็นพลาสติกของโลหะผสมมีความเข้ากันได้ที่ดีที่สุดซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงการเผาไหม้มากเกินไปหรือการปิดผนึกที่ไม่ดี
Q2: ชั้นออกไซด์บนพื้นผิวของโลหะผสมมีผลต่อคุณภาพการปิดผนึกอย่างไร?
A: ชั้นออกไซด์ปานกลาง (100 ~ 200นาโนเมตร) สามารถปรับปรุงความสามารถในการเปียกของแก้วได้แต่ความหนาเกินไปจะทำให้ชั้นปิดผนึกเปราะ Qingchuan สามารถควบคุมความหนาของชั้นออกไซด์ได้อย่างแม่นยำโดยการควบคุมบรรยากาศการบำบัดความร้อน (ความดันออกซิเจนบาง ≤ 10 ⁻ ³ Pa)
Q3: สามารถใช้โลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงได้หรือไม่?
ตอบ: ขีดจำกัดสูงสุดของอุณหภูมิการใช้งานในระยะยาวของโลหะผสม4J29คือ400 ℃ หากต้องการอุณหภูมิที่สูงขึ้นสามารถเลือกโลหะผสม4J42 (รวม42% Ni) อุณหภูมิในการทำงานสามารถขยายได้ถึง500 ℃ แต่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนจะเพิ่มขึ้นเป็น10 × 10 ⁻ ⁶/℃