Problemas com o selo de vidro para metal em eletrônicos

Prevenir e detectar falhas na superfície antes que se tornem um problema

A vedação vidro-metal é um fenômeno verdadeiramente essencial na eletrônica, utilizada na fabricação de uma ampla gama de produtos. Da lâmpada incandescente “antiquada” (mas ainda onipresente) aos tubos de vácuo, tubos de descarga elétrica e diodos semicondutores, aos interruptores reed em laptops e flip-phones e praticamente qualquer pacote de metal de componentes eletrônicos - sem o vidro hermético para vedação de metal, nossas vidas tecnológicas seriam, sem dúvida, muito diferentes.

Em todas essas aplicações, garantir que não haja vazamentos é fundamental para produzir uma vedação à prova de vácuo nos conjuntos através dos quais a eletricidade será conduzida. No entanto, o vazamento é um risco real em virtude do simples fato de que, em geral, o metal se expande em uma taxa e o vidro em outra – criando tensões mecânicas durante o processo de fusão usado para criar a vedação vidro-metal. Quando o metal se expande mais rápido que o vidro, o vidro pode rachar; quando o metal se expande mais lentamente que o vidro, podem ocorrer lacunas.

Quais são alguns dos problemas em uma vedação de vidro para metal?

Embora a relação entre a expansão do vidro e do metal seja apenas um fator entre muitos (dependendo da aplicação específica), garantir que a expansão dos dois materiais seja compatível é crucial para criar uma vedação de vidro para metal que faça seu trabalho. No entanto, com vários vidros e metais com diferentes coeficientes de expansão, tensões mecânicas – e, portanto, vazamentos – podem parecer inevitáveis.

Deixaremos a discussão sobre a escolha do vidro e o desenvolvimento de vidros próprios para uso em uma vedação de vidro para metal para os especialistas em vidro. No entanto, podemos dizer que diferentes vidros variam na forma como fluem, suas densidades, impurezas e outras características que podem impactar na resistência e viscosidade do vidro. Além disso, irregularidades na superfície do vidro afetam sua resistência e criam tensões e variações que podem levar a rachaduras e, eventualmente, à falha da vedação do vidro ao metal.

Da mesma forma, com qualquer metal escolhido para uso em uma vedação de vidro para metal, a questão número um é se o metal tem uma rachadura subsuperficial ou condição da superfície externa que pode comprometer a integridade da vedação. A parte complicada aqui é que uma rachadura pode ser óbvia – OU, pode ser difícil de ver e nem um pouco óbvia. Pode haver um problema latente que ainda não é uma rachadura, mas que se desenvolverá quando o calor for aplicado para formar a vedação de vidro para metal. Pode haver uma pequena imperfeição pontual ou uma minúscula rachadura longitudinal que se transformará em uma rachadura completa com ciclos térmicos repetidos. Mesmo uma condição de acabamento superficial, como pequenas linhas de matriz na superfície do metal, pode levar a rachaduras e, finalmente, vazamentos na vedação do vidro ao metal.

A boa notícia é que medidas podem ser tomadas para detectar ou evitar rachaduras e outros problemas de acabamento da superfície metálica que impediriam uma vedação hermética de vidro para metal e um produto final estável.

Como podemos detectar problemas de superfície no metal usado para uma vedação de vidro para metal?

O teste de correntes parasitas (ECT) é um processo complexo com muitos aspectos interessantes e uma ampla gama de aplicações. Entre esses, é um método amplamente utilizado e eficaz de inspeção de falhas de superfície em peças metálicas, incluindo a haste redonda, a fita plana e a tubulação capilar usada em uma vedação de vidro para metal.

ECT utiliza indução eletromagnética para detectar e caracterizar falhas de superfície e subsuperfície em materiais condutores; também é usado para fazer medições de espessura e condutividade. Em termos muito básicos, uma bobina é usada para produzir um campo magnético oscilante que, quando aplicado a um material de teste condutor, induz uma corrente parasita. A presença de defeitos no objeto de teste, bem como variações em sua condutividade elétrica e permeabilidade magnética, causam alterações correspondentes na corrente parasita. Medindo mudanças na fase, frequência, amplitude, impedância e outras características, o ECT detecta defeitos, incluindo pitting, rachaduras e corrosão.

Existem várias técnicas de ECT, incluindo teste de corrente parasita absoluta, em que uma sonda com uma única bobina de teste é usada para gerar a corrente parasita e detectar mudanças no campo de corrente; teste diferencial de correntes parasitas, que utiliza duas bobinas ativas e pode ser mais sensível a defeitos; e até mesmo combinações dos dois, assim como outros tipos de sondas e metodologias. (Se você quiser saber mais sobre este misterioso, mas importante conjunto de habilidades metalúrgicas, sinta-se à vontade para ligar para a Metal Cutting Corporation.)

Como podemos evitar lacunas que causam vazamentos em uma vedação de vidro para metal?

Existem também métodos de fabricação que podem ser aplicados à superfície do metal usado em uma vedação de vidro para metal, a fim de alterar a superfície do metal e reduzir a probabilidade de lacunas que possam causar vazamento. Por exemplo, podemos usar a retificação sem centro para modificar o acabamento da superfície do diâmetro externo da haste de metal. Ao alterar a superfície de características longitudinais para características radiais que são perpendiculares ao comprimento do percurso do fio, a superfície de aterramento sem centro atua como vários “obstáculos” que permitem que o vidro adira e evite pontos de vazamento longitudinais.

Combinando etapas preventivas como essa com um bom design, ECT cuidadosa e inspeção visual de peças quanto a rachaduras e defeitos de superfície, o parceiro certo ajuda muito a garantir que a vedação de vidro a metal seja hermética no primeiro dia e permaneça assim. No final, você pode ter certeza de que os componentes eletrônicos críticos são 100% testados ao longo da cadeia de suprimentos, usando vários testes sofisticados de gravação e vazamento de hélio, que é sem dúvida o teste final para determinar se há um vazamento em um dispositivo eletrônico.

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