精密な熱制御は、信頼性の高いガラスと金属の接合を製造する上で最も重要な要素です。具体的には、サンプルを約250℃に加熱する特殊な脱ロウプロセスが必要であり、これにより有機ワックスバインダーがガスに分解されます。このステップが省略されたり、不適切に行われたりすると、これらのバインダーが閉じ込められ、その後の高温接合段階で構造的および視覚的な欠陥が生じます。
コアの要点 脱ロウ段階は、ガラスが軟化する前に行われなければならない精製ステップとして機能します。その主な機能は、炭化された不純物やガス気泡の形成を防ぐために有機バインダーを完全に排出することであり、これらは接合失敗の主な原因です。
脱ロウのメカニズム
バインダーの除去
ガラスと金属の接合では、焼成前に材料を所定の位置に保持するために有機ワックスバインダーが使用されることがよくあります。しかし、このバインダーは加熱プロセスが開始されると汚染物質になります。
これに対処するには、アセンブリを約250℃まで加熱する必要があります。この特定の温度で、有機バインダーは分解され、ガスとして完全に排出されます。
タイミングが重要
この排出は、ガラスが軟化点に達する前に行われなければなりません。
構造がまだ多孔質である間にバインダーが除去されない場合、ガラスが流れ始め、接合されるとガスが逃げる経路がなくなります。
不適切な処理の結果
気泡の形成
脱ロウステップが不十分な場合、分解されたバインダーが、すでに溶融しているガラスの内部でガスを放出します。
これにより、接合層内に気泡が閉じ込められます。これらの空隙は、接合の機械的強度を弱め、漏れ経路を作成します。
炭化と不純物
適切に排出されない有機バインダーは、最終的に高い接合温度で炭化します。
これにより、炭化された有機不純物が残ります。これらの内包物はガラスの純度を損ない、応力点や潜在的な亀裂を引き起こします。
機能性の喪失
気泡や炭化の欠陥の存在は、コンポーネントの最終的なパフォーマンスに直接影響します。
具体的には、これらの欠陥は接合の気密性（気密性）を破壊し、光学用途に不可欠な透明性を損ないます。
避けるべき一般的な落とし穴
温度ランプの急激な上昇
よくある間違いは、250℃を超えて温度を速く上げすぎることです。
バインダーが完全に脱ガスする前にガラス接合点まで温度が上昇すると、不純物が接合内部に永久に閉じ込められます。
バインダー量の過小評価
脱ロウ段階の持続時間は、使用されるバインダーの量に対して十分でなければなりません。
より厚い層またはより高濃度のバインダーは、材料が完全に排出されることを保証するために、脱ロウ温度を厳密に順守する必要があります。
目標に合わせた適切な選択
歩留まりの高い製造プロセスを確保するために、欠陥除去を優先するように熱プロファイルを調整してください。
- 気密性が最優先事項の場合：これらの不純物が最終的な接合に漏れ経路を作成するため、すべての炭素源を除去するのに十分な250℃の保持時間を確保してください。
- 光学透明性が最優先事項の場合：気泡がガラス層を曇らせるのを防ぐために、脱ロウ段階中のガスの完全な排出を優先してください。
クリーンで気泡のないプリフォームは、耐久性のあるガラスと金属の接合を構築できる唯一の基盤です。
概要表：
| プロセス段階 | 目標温度 | 主な機能 | 省略した場合の潜在的な欠陥 |
|---|---|---|---|
| 脱ロウ | ~250℃ | 有機ワックスバインダーをガスに分解する | 閉じ込められた気泡、炭素不純物 |
| ガラス軟化 | 250℃以上 | ガラスが流れて物理的な接合を形成する | 永久的なガス閉じ込め |
| 接合/焼鈍し | 高温（変動） | 気密接合を形成し、応力を除去する | 構造的亀裂、漏れ |
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ビジュアルガイド
参考文献
- Zhichun Fan, Kevin P. Chen. A Hermetic Package Technique for Multi-Functional Fiber Sensors through Pressure Boundary of Energy Systems Based on Glass Sealants. DOI: 10.3390/photonics11090792
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Furnace ナレッジベース .
