[发明专利]一种玻璃管与金属板的电场辅助扩散连接装置及方法

权利要求书

1.一种玻璃管与金属板的电场辅助扩散连接装置，包括电源、玻璃管、金属板，其特征在于：所述电源为高压直流电源，电源两端分别连接上电极和下电极，上、下电极之间设有石墨模具，玻璃管嵌套在石墨模具中，玻璃管下端与金属板接触，金属板与下电极接触，石墨模具的顶部与上电极接触，上电极上端面设有压头。

2.根据权利要求1所述的玻璃管与金属板的电场辅助扩散连接装置，其特征在于：所述石墨模具为带有环状孔的圆柱形石墨电极，圆柱形石墨电极的环状内孔的深度小于玻璃管的高度，圆柱形石墨电极的直径比玻璃管的直径大20-30mm，环状孔的内径比玻璃管的内径小0.2mm，环状孔的外径比玻璃管的外径大0.2mm。

3.一种玻璃管与金属板的电场辅助扩散连接方法，采用权利要求1或2所述的装置实施，其特征在于：将玻璃管嵌套进带有环状孔的圆柱形石墨电极中，在电场和温度场的综合作用下，玻璃基体中的金属氧化物电离分解，形成金属离子和氧离子，氧离子沿电场方向快速迁移至玻璃和金属的界面同金属反应形成连接，金属离子沿电场方向向相反的方向移动在玻璃表面析出形成金属盐。

4.根据权利要求3所述的玻璃管与金属板的电场辅助扩散连接方法，其特征在于：包括以下步骤：将玻璃管嵌套进石墨模具中，将金属板叠放在玻璃管的另一端，然后将试样放置在上电极和下电极之间，通过压头向试样施加轴向压力，接通加热电源将试样加热到300-500℃，保温；然后通过高压直流电源向样品施加高压，促进扩散连接的发生，随后关闭高压直流电源和加热电源，键合完毕后试样随炉冷却至室温。

5.根据权利要求4所述的玻璃管与金属板的电场辅助扩散连接方法，其特征在于：连接过程中采取的工艺参数为：电压U=300-800V，高压直流电源通电时间t=1-5分钟，压力P=0.5-1MPa。

6.根据权利要求4所述的玻璃管与金属板的电场辅助扩散连接方法，其特征在于：所述玻璃管中含有Li₂O和K₂O，Li₂O含量：2-7%，K₂O含量1-4%，所述金属板为Ti板、Al板、可伐合金板或者是具有金属特性的Si板。

7.根据权利要求6所述的玻璃管与金属板的电场辅助扩散连接方法，其特征在于：所述玻璃管的成分为：5.2% Li₂O， 3.6% B₂O₃， 3.2% Al₂O₃，2%K₂O，其余为 SiO₂。