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高溫灌封：主要電氣應用
各種大功率電子組件需要增強的熱性能，以確保在其整個產品生命周期內在工藝溫度下連續運行。這通常通過灌封來實現，其中電氣外殼填充有可固化的高溫環氧樹脂或硅基化合物。高溫灌封超出了傳統罐的應用需求，因此需要比傳統樹脂更堅固的澆注材料。
高溫鑄造材料通常使用氧化鋁 （Al2O3） 或碳化硅 （SiC） 等陶瓷填料，并可選擇粘合劑，以將關鍵電子組件的溫度極限提高到耐火水平。那么，哪些應用需要高溫灌封材料呢？
灌封鎮流電阻器
鎮流電阻器是一種電氣元件，用于通過增加電阻和增加高于設定值的電流來防止過流故障。非灌封電阻器用于某些應用（汽車點火、熒光燈等），但通常建議在高溫材料中鑄造鎮流器，以減少與過熱相關的故障
鑄造筒式加熱器
筒式加熱器是一種管狀元件，通常插入鉆孔中以從內部加熱組件。它們包括一個纏繞有電阻線圈的陶瓷芯，并包裹在徑向散發熱量的金屬護套中。高溫灌封化合物通常用于增強散熱并保護敏感電子設備免受保護護套內的濕氣進入。
灌封電氣饋通件
電氣饋通是一種金屬陶瓷接頭，允許電路穿過密封室。這些連接法蘭必須具有密封性，通常符合超高真空 （UHV） 規格，因此饋通件（無論是 D-Sub、同軸還是其他配置）都必須灌封，以保證工作壓力下的密封性能。
鑄造鹵素燈
鹵素燈使用鎢絲在施加電流時通過白熾燈產生光。燈絲包含在石英膠囊中，石英膠囊中充滿了分散在惰性載氣中的少量鹵素。雖然鹵素循環產生的人造光比傳統的白熾燈泡更有效，但鹵素燈會產生大量的熱量，因此安裝在金屬帽中的獨立電路應用高溫鑄造材料灌封。
灌封紅外加熱器
紅外加熱器通常使用由金屬絲加熱元件、多個白熾燈泡或陶瓷加熱器組成的發射器組產生熱量。無論配置如何，所有紅外加熱器都會在極高的燈絲溫度下自然運行，因為它們在紅外光譜上不斷將電能轉換為輻射熱。隨后采用陶瓷灌封材料來保護電源組件免受過熱和故障的影響。
Aremco高溫灌封材料
Aremco CeramacastTM產品系列是市場上最廣泛的陶瓷基高溫灌封材料系列之一，提供粗粒、中粒和細晶粒陶瓷鑄造系統。瀏覽我們全系列的高溫灌封和鑄造材料，詳細了解我們的主要產品亮點以及 CeramacastTM系統如何常規部署用于關鍵電子應用。
高溫灌封用澆注材料
電氣和金屬部件很普遍。我們幾乎在日常生活的每個領域都會遇到它們——手持設備、智能顯示器、照明系統、傳感器、執行器和印刷電路板 （PCB）。
灌封和封裝是保護這些組件免受潮濕、沖擊、腐蝕、篡改和熱應力損壞的基本過程。高溫灌封使組件免受過高溫度的影響。陶瓷和有機硅基材料在這些應用中受到青睞。
什么是高溫灌封？
灌封描述了將組件浸入復合材料中的過程。因此，設備制造商可以保護其產品免受環境或意外損壞。在高溫灌封中，將組件放置在填充有耐熱化合物的鍋或殼中。
人們經常問到這種工藝與保形涂層有何不同。在保形涂層中，向組件中添加非導電層。涂層符合組件，在不顯著增加重量的情況下增加了保護層。然而，在高溫灌封中，鍋或外殼會包裹組件。
灌封過程首先將液體化合物倒入外殼（鍋）中。當液體變硬時，它會包裹組件。雖然這個過程看起來很簡單，但鑄造完美的鍋取決于許多因素，例如硬化率、材料混合和混合力 。
高溫灌封適用于
散熱
減震
防篡改
高溫灌封和澆注材料
由于灌封化合物在硬化時會收縮，因此在高溫灌封過程中應注意不要損壞受保護的組件。收縮會使這些部件承受機械應力，從而導致裂紋。
最好使用導熱或在固化過程中產生很少熱量的高溫灌封化合物。另一種解決方案是使用柔韌性且不會過度收縮的化合物。這種化合物在完全固化后仍保持一定程度的柔軟度。其彈性特性可吸收硬化過程產生的應力。
高溫灌封化合物還應具有較低的熱膨脹系數（CTE），以抑制熱循環對受保護組件的影響。
灌封應用使用三種主要化合物。每個都提供不同程度的機械、熱和環境保護。每種方法都有其優點和缺點（2）：
有機硅化合物具有柔韌性，可在很寬的溫度范圍內工作。它們提供出色的防水、防化學品和防紫外線保護。但是，它們可能不適用于需要高剛性的應用。
環氧化合物為高壓應用提供耐高溫和耐化學性。但是，如果在固化過程中溫度變化較大，它們可能會導致問題。
聚氨酯化合物在熱循環應用中效果很好，但對化學品和高溫的耐受性較差。
Aremco Ceramacast™ 陶瓷和有機硅基材料用于組裝高溫電氣設備、夾具、模具和工具。
基于氧化鋁、氮化鋁、氧化鎂、二氧化硅、碳化硅、氧化鋯和硅酸鋯的材料在工作溫度、導熱性、介電性和機械強度方面具有獨特的性能。
高溫灌封用于鎮流電阻器、外殼電阻器、氣體點火器、陶瓷纖維加熱器、溫度傳感器、PTC 設備等的電氣應用。
高溫灌封還用于模具、坩堝、封裝射頻線圈、爐架、加熱元件支架等的冶金應用。
使用陶瓷粘合劑粘接氧化鋁
氧化鋁（Al2O3），通常簡稱為氧化鋁，是一種用于各種高溫應用的技術陶瓷。它被認為是所有工程陶瓷中性價比最高的一種，因此廣泛用于各種熱和真空工藝。使用氧化鋁進行設計時的挑戰是為給定的應用創建具有足夠復雜性的組件，或者使用具有適當熱機械性能的粘合劑將多個零件粘合到復雜的組件中。
介紹氧化鋁基陶瓷粘合劑
技術陶瓷粘合劑是用于連接致密陶瓷部件的高溫粘合劑，并確保最終組件適合用途。工程級多晶氧化鋁通常可以承受超過1300°C的工作溫度，因此陶瓷粘合劑必須在嚴格的條件下運行。
Aremco粘接氧化鋁的解決方案是CeramabondTM 503;一種無機氧化鋁填充陶瓷粘合劑，可抵抗高達1760°C的峰值溫度。 CeramabondTM 503 不僅是極端熱工藝的理想選擇，而且其固有的惰性意味著它在超高真空 （UHV） 條件下不會脫氣。這使其成為陶瓷最苛刻應用的理想氧化鋁粘接解決方案。
陶瓷膠粘劑的關鍵設計考慮因素
雖然用陶瓷粘合劑粘合就像使用環氧樹脂一樣，但必須額外考慮操作環境、熱膨脹系數 （CTE） 和獨特的接頭設計。
氧化鋁陶瓷通常部署在具有高熱負荷的應用中，但陶瓷粘合劑的熱性能并不是接合性能的最終決定。陶瓷粘合劑雖然具有出色的耐化學性、耐電性和超高耐熱性，而且固有的無放氣性，但在固化后仍表現出輕微的孔隙率。CeramabondTM 503 針對氧化鋁與氧化鋁的粘接以及連接其他致密陶瓷進行了優化，但可能需要格外小心以確保粘合是氣密的——這在真空應用中可能至關重要。
此外，接頭設計應考慮粘合劑與其基材之間的CTE差異，以解決可能降低系統可靠性的任何不匹配。許多陶瓷粘合劑也因其隱含的剪切強度差而失效。因此，接頭的設計不僅要考慮差異CTE，還要均勻分布機械應力。
陶瓷結合TM 503的應用
我們的 CeramabondTM 503 陶瓷膠粘劑易于應用，可在 371°C 下在 2 小時內完全固化，剪切強度的提高隨著進一步固化而增加。其卓越的性能特點與易用性相結合，使其成為各種關鍵氧化鋁粘接應用的理想解決方案，包括：
為特高壓條件組裝致密陶瓷部件
修復陶瓷板
灌封熱電偶和氣體傳感器
涂層電阻絲
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