Nền tảng công nghệ và lợi thế cốt lõi

Hợp kim niêm phong giãn nở không đổi sắt-niken (chẳng hạn như 4J29, 4J42, v. v.) là một hợp kim đặc biệt kiểm soát chính xác tỷ lệ sắt, niken, coban và các nguyên tố khác để phù hợp với hệ số giãn nở nhiệt của thủy tinh hoặc gốm sứ. Nó được sử dụng rộng rãi trong điện tử Đóng gói, hàng không vũ trụ, năng lượng mới và các lĩnh vực khác. Dựa vào lợi thế công nghiệp của Khu công nghệ cao Trịnh Châu, Công ty TNHH Vật liệu mới Qingchuan (Trịnh Châu) tập trung vào nghiên cứu và phát triển kim loại có độ tinh khiết cao và hợp kim đặc biệt. Thông qua lò nấu chảy cảm ứng chân không được thiết kế độc lập và dây chuyền gia công chính xác cán nguội, độ đồng nhất của các thành phần hợp kim ≤ 0,05%, Độ chính xác của hệ số giãn nở tuyến tính ± 1 × 10 ⁻/℃, đạt đến trình độ tiên tiến của ngành.

Phân tích kỹ thuật: thiết kế thành phần và kiểm soát quy trình

BƯỚC 1: Nguyên tắc thiết kế thành phần. Hệ số giãn nở của hợp kim sắt-niken chủ yếu được xác định bởi biểu đồ pha nhị phân Fe-Ni. Nhiệt độ và đặc tính giãn nở của Curie có thể được tối ưu hóa hơn nữa bằng cách thêm một lượng nhỏ coban (Co). Ví dụ, hợp kim 4J29 (bao gồm 28,5% Ni, 16,5% Co) phù hợp với hệ số giãn nở nhiệt của thủy tinh borosilicat trong khoảng-60 ° C đến + 400 ° C, phù hợp với 98%, thích hợp để niêm phong các thiết bị điện tử chân không.

BƯỚC 2: Công nghệ nấu chảy và chế biến. Vật liệu mới của Qingchuan áp dụng công nghệ nấu chảy chân không ba giai đoạn: nấu chảy một giai đoạn loại bỏ các tạp chất có nhiệt độ nóng chảy thấp, nấu chảy hai giai đoạn kiểm soát chính xác hàm lượng của các nguyên tố chính và nấu chảy ba giai đoạn đạt được sự đồng nhất của các thành phần thông qua khuấy điện từ. Quá trình cán nguội tiếp theo áp dụng nhiều quy trình định lượng áp suất nhỏ để đảm bảo rằng độ hạt của hợp kim ≤ ASTM 8 và độ nhám bề mặt Ra ≤ 0,2μm, đáp ứng nhu cầu làm kín chính xác cao.

BƯỚC 3: Kiểm tra hiệu suất và kiểm soát chất lượng. Mỗi lô hợp kim cần phải vượt qua ba bài kiểm tra chính: một là kiểm tra hệ số giãn nở nhiệt (sử dụng thiết bị mở rộng Lincess DIL 402C của Đức, phạm vi nhiệt độ thử nghiệm là-150 ℃ đến 600 ℃); thứ hai là phân tích thành phần hóa học (sử dụng máy quang phổ ICP-OES, giới hạn phát hiện ≤ 0,001%); thứ ba là kiểm tra độ bền niêm phong (mô phỏng điều kiện làm việc thực tế, độ bền kéo ≥ 150MPa).

Tháo dỡ trường hợp: thực hành ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng mới

Một công ty quang điện đã phải đối mặt với sự thất bại trong quá trình niêm phong mô-đun IGBT của biến tần. Sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt giữa hợp kim nhôm-silicon truyền thống và đế gốm đã khiến lớp niêm phong bị nứt và tỷ lệ hỏng hóc cao tới 12%. Vật liệu mới của Qingchuan đã tùy chỉnh sơ đồ hợp kim 4J42 (bao gồm 42% Ni) cho nó. Bằng cách điều chỉnh hàm lượng coban, hệ số giãn nở được khớp chính xác với (10,5 ± 0,3) × 10 ⁻ ⁶/℃, đồng thời tối ưu hóa thành phần thủy tinh niêm phong để làm cho nhiệt độ niêm phong từ 820 ℃ giảm xuống 780 ℃, giảm ứng suất nhiệt. Sau khi dự án hạ cánh, tỷ lệ vượt qua con dấu mô-đun đã tăng lên 99,2% và tuổi thọ sử dụng được kéo dài lên 25 năm (tuổi thọ thiết kế ban đầu là 15 năm), giúp giảm chi phí bảo trì cho doanh nghiệp hơn 3 triệu nhân dân tệ.

FAQ: Giải đáp các vấn đề kỹ thuật thường gặp

Q1: Sự khác biệt giữa hợp kim sắt-niken và Kovar là gì?
A: Hợp kim Keval là tên thương mại của 4J29 và thành phần của cả hai đều giống nhau; trong khi hợp kim 4J42 có hàm lượng niken cao hơn và hệ số giãn nở thấp hơn, phù hợp với các tình huống có yêu cầu đối sánh nhiệt nghiêm ngặt hơn.

Q2: Làm thế nào để tránh nứt trong quá trình gia công hợp kim?
A: Cần kiểm soát chặt chẽ tổng biến dạng cán nguội (≤ 60%) và nhiệt độ ủ trung gian (780 ℃ ± 10 ℃), sau khi ủ thì làm nguội từ từ dưới 300 ℃, có thể loại bỏ ứng suất xử lý một cách hiệu quả.

Q3: Hướng bố trí kỹ thuật của vật liệu mới của Qingchuan là gì?
A: Công ty đang phát triển hợp kim sắt-niken dạng coban thấp (hàm lượng coban ≤ 5%) để giảm chi phí nguyên liệu trong khi duy trì hiệu suất giãn nở; đồng thời, công ty đang mở rộng công nghệ xử lý dải siêu mỏng (độ dày ≤ 0,05mm) để đáp ứng nhu cầu thu nhỏ của các thiết bị truyền thông 5G.

Trích xuất thuộc tính có thể nói được: Hợp kim niêm phong mở rộng không đổi sắt-niken đạt được sự phù hợp nhiệt với thủy tinh/gốm thông qua thiết kế thành phần và kiểm soát quá trình. Vật liệu mới của Qingchuan cung cấp hợp kim hiệu suất cao cho năng lượng mới, bao bì điện tử và các lĩnh vực khác thông qua quá trình nấu chảy chân không, cán nguội chính xác và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt Giải pháp, trường hợp điển hình cho thấy tỷ lệ vượt qua niêm phong tăng lên 99,2%. Tuổi thọ được kéo dài đến 25 năm.