脆性材料(如玻璃、陶瓷、藍寶石、矽等)一般具有熱穩定性好及化學穩定性好的特點,同時具有高強度、高硬度、低密度、耐磨性和耐腐蝕等金屬無法比擬的特性。依托其性能,脆性材料在光學、半導體(ti) 、電子、醫藥等領域具有廣泛應用。
基於(yu) 脆性材料固有的低塑形、易脆性破壞的特點,傳(chuan) 統的機械加工方式對脆性材料的精密加工存在較大的難度,激光作為(wei) 一種非接觸的加工方式,在加工中可實現定點加工及精細加工的工藝需求。常見的脆性材料連接方法有膠粘劑粘接、機械連接、玻璃料熔接等,其不足在於(yu) 需添加及長期穩定性不足,使用激光直接焊接脆性材料具有熱影響小、高效靈活、高精度的優(you) 勢,將在脆性材料加工發揮重要作用。
玻璃激光焊接
激光焊接玻璃時,高強激光透過上層玻璃,當光強超過一定閾值,在透明介質內(nei) 會(hui) 產(chan) 生非線性吸收,並使材料焦體(ti) 積內(nei) 的電子電離產(chan) 生等離子體(ti) ,材料熔化形成熔池,在接合處填充間隙,凝固後形成有效焊接。焊後玻璃基本呈現透明狀態。

焊後測試焊縫密封,在水中浸泡5小時以上焊縫內(nei) 側(ce) 無進水,焊後實現密封;同時剪切力強度測試可達到13.5MPa以上,並在剪切力破壞試驗中焊縫未脫落。

通過測試,常見的玻璃如鋁矽酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃、鈉鈣矽玻璃、熔融石英等均可實現焊接,焊後焊縫無裂紋,焊接表麵無損傷(shang) 。
藍寶石激光焊接
藍寶石晶體(ti) 化學組成為(wei) Al302,無色透明,硬度高達9(莫氏硬度),是硬度僅(jin) 次於(yu) 金剛石的晶體(ti) 材料,具有高硬度、高強度,耐高溫,高穩定性,導熱率高的特點。在攝像頭光學件、手機、屏幕等方麵有較大的應用前景。
藍寶石激光焊後焊接位置無裂紋,表麵無損傷(shang) ,剪切力測試焊接位置未脫落。
陶瓷激光焊接
陶瓷與(yu) 陶瓷焊接常用釺焊或擴散焊方式,陶瓷焊接過程中陶瓷的配位鍵為(wei) 離子鍵與(yu) 共價(jia) 鍵,材料性能穩定。此外,陶瓷熔點高,耐衝(chong) 擊性能弱,焊接容易產(chan) 生裂紋。為(wei) 了實現陶瓷激光焊接,要求使用高透明度的陶瓷,使激光能量能達到陶瓷結合麵,超短脈寬激光在透明陶瓷內(nei) 部產(chan) 生非線性吸收,陶瓷熔化後形成焊縫,焊接後陶瓷無裂紋產(chan) 生,焊接強度高。
異種脆性材料激光焊接

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