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4J50铁镍合金(Fe-50Ni)热膨胀系数接近浮法玻璃,屈服点低,并且具有优异的加工和焊接性能,将4J50铁镍合金用于浮法玻璃-金属封接,具有工程应用价值。由于纯金属表面与玻璃不润湿,所以金属与玻璃的封接前通常要先将金属表面氧化,形成一层与金属基体连接强度高并与封接玻璃润湿性良好的致密氧化层,然后通过金属表面的氧化物与玻璃互溶而结合在一起,实现封接。4J50合金的预氧化与氧化膜层的组织结构、致密度直接影响封接强度和气密性,因此,4J50合金的预氧化对于高质量的浮法玻璃-金属封接是至关重要的。
实验材料选用某合金厂生产的4J50带材,厚度为0.5 mm,其主要化学成分如表1所列。通过室内恒温恒湿机调节相对湿度,实验环境温度为15 ℃,不同相对湿度对应的水蒸气分压如表2所列。
表3 统计了不同氧化时间和相对湿度条件下的氧化膜厚度和氧化膜完好度。随氧化时间延长和相对湿度增大,氧化膜厚度增加。
4J50铁镍合金在500~520℃的空气中氧化时,在氧化初期,基体表面生成不连续的氧化层;氧化时间为10~15 min后生成均匀与氧化膜相连的是富镍的过渡层。提高氧化温度和相对湿度均可加快4J50铁镍合金的氧化过程。其中,提高相对湿度会降低氧化膜的粘附性,且在相对湿度为60%时,粘附性显著降低。