Взаимное растворение окисной пленки металла

Вакуумно-плотное соединение стекла с металлом основано на свойстве смачивания нагретого металла расплавленным стеклом при некоторых дополнительных условиях:

1) на поверхности металла должен быть адсорбирующий слой, обычно представляющий собой плотную тонкую пленку окиси металла;

2) металл должен быть нагрет до температуры, близкой к температуре расплавленного стекла, причем оставаться при этом в твердом состоянии;

3) нагретый металл и расплавленное стекло при спаивании должны иметь хороший контакт, достигаемый часто их сжатием.

Считается, что в этих условиях происходит взаимное растворение окисной пленки металла и расплавленного стекла с образованием переходной зоны, в которой концентрация растворенной окиси плавно изменяется. В соответствии с этим плавно изменяются свойства в месте спая.

На качество спая большое влияние оказывают вид окисла металла, структура и толщина окисного слоя. Низшие окислы лучше смачиваются расплавленным стеклом, чем высшие окислы, содержащие больше связанного кислорода. Рыхлые и толстые окисные слои не обеспечивают качественного спая из-за того, что они не успевают при обычных режимах спаивания полностью раствориться в стекле. В результате этого возможно натекание через оставшийся слой окислов. С другой стороны, слишком тонкий окисный слой не обеспечивает требуемого сцепления металла со стеклом.

В производственных условиях качество спая в зависимости от состояния поверхности металла оценивается по цвету готового спая. Для каждой пары спаиваемых материалов (металла и стекла) существует такой цвет спая, который соответствует оптимальной толщине окисного слоя. При изменении вида окисла или толщины окисного слоя цвет будет другим.