357

Fe⁰ Fe^{2+ 0}

Si

0.40-10'¹⁰ m <§    Si⁴⁺

0.75-10’¹⁰ m

cr^²+

1,25-10'¹⁰ m Fe⁰

1,32-10'¹⁰ m

O²'

Rys. 13.7. Mechanizm tworzenia się warstwy przejściowej między żelazem i szkłem

Na proces trwałego i gazoszczelnego spajania szkła z metalem składa się kilka podstawowych czynników:

-    zwilżalność powierzchni spajanego metalu przez szkło,

-    stan fizyczny i skład chemiczny warstwy powierzchniowej łączonego metalu,

-    podobieństwo współczynników rozszerzalności liniowej spajanych materiałów.

V, 5-333

Aby osiągnąć zwilżalność metalu przez szkło, często stosuje się specjalne powłoki lub też przeprowadza się obróbkę cieplną w specjalnych atmosferach w celu uzyskania specjalnej warstwy tlenków, która jest dobrze zwilżana przez szkło i jednocześnie dobrze przylega do metalu. Utworzony tlenek winien też częściowo rozpuszczać się w spajanym szkle tworząc warstwę przejściową. Podobnie jak w procesach lutowania metali i spajania ceramiki z metalami, również w spajaniu metali ze szkłem jako miarę zwilżalności przyjmuje sigraniczny kąt zwilżania tworzący się między kroplą szklą (roztopionego) a powierzchnią spajanego metalu (rys. 12. l|.

Następnym ważnym czynnikiem jest skład chemiczny tlenku na powierzchni metalu przeznaczonego do spajania. Jeżeli utlenia się czysty metal, to można z góry przewidzieć jaki w danej temperaturze powstanie tlenek. Jeśli np. utlenia się czyste żelazo w temperaturze poniżej 570°C, to wystąpią tlenki Fe₂0₃ i Fe₃0₄ natomiast można wykluczyć FeO. Sprawa jest bardziej złożona, gdy utlenia się stop podwójny lub potrójny. W tym przypadku obok układów równowag Me-O należy rozpatrywać jeszcze stosunek energii tworzenia się tlenków poszczególnych składników.

Pierwszym etapem procesu spajania jest kontakt fizyczny - zwilżalność.

Drugi etap to rozpuszczanie się tlenku lub reakcja w warstwach kontaktowych.

Skład chemiczny powstałych warstw pośrednich jest najczęściej bardzo złożony i zależny od reaktywności chemicznej łączonych elementów. Aby uniknąć powstawa-

357