[發(fā)明專利]金屬套接部件的擴(kuò)散焊接方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710429862.X
• 申請(qǐng)日: 2017-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN107225318A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫宇輝;王剛;王慶祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號(hào): B23K20/00
• 分類號(hào): B23K20/00;B23K20/14
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 曹玲柱

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及金屬焊接領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬套接部件的擴(kuò)散焊接方 法。

背景技術(shù)

微波真空電子器件是指在真空或氣體介質(zhì)中，由于電子或離子在電極 間的傳輸而產(chǎn)生信號(hào)的放大與轉(zhuǎn)換效應(yīng)的有源器件。微波真空電子器件經(jīng) 過多年的發(fā)展，已經(jīng)成為了當(dāng)代國防裝備和國民經(jīng)濟(jì)各部門都在使用的一 類最重要的電子學(xué)器件。在信息系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和人民的日常生活中，真 空電子器件也發(fā)揮著重要的作用。作為雷達(dá)、通信、電子對(duì)抗、電子干擾 等領(lǐng)域的重要部分，實(shí)際的服役條件對(duì)真空電子器件的質(zhì)量提出了極高的 要求。

對(duì)于通常的電子器件的外殼體結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)上通常采用釬焊的方式進(jìn)行 不銹鋼與無氧銅的焊接。但是由于電子器件中的外殼體結(jié)構(gòu)通常處在高壓 電場、磁場中，可能會(huì)受到電子的轟擊，工作溫度高達(dá)數(shù)百攝氏度。此時(shí)， 如果釬焊焊接質(zhì)量差，將直接導(dǎo)致不銹鋼與無氧銅在服役條件下變形、開 裂，最終不能保證電子器件中的真空環(huán)境，對(duì)整體設(shè)備造成巨大的損傷。 針對(duì)真空電子器件越來越小型化的發(fā)展趨勢(shì)，釬焊的焊接方法焊縫寬度大， 越來越難以滿足整體器件的尺寸要求。同時(shí)，真空電子器件的精密結(jié)構(gòu)要 求不銹鋼與無氧銅薄壁件之間的焊接成型方法具有相當(dāng)高的尺寸精度。因 此，改進(jìn)不銹鋼與無氧銅之間的焊接方法，對(duì)于滿足真空電子器件的性能 要求與使用要求有著重要的影響。

公開內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本公開提供了一種金屬套接部件的擴(kuò)散焊接方法，以至少部分解決以 上所提出的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

本公開金屬套接部件的擴(kuò)散焊接方法包括：

獲得待焊接的金屬外套和金屬內(nèi)套、脹芯，其中：

金屬內(nèi)套的材料不同于金屬外套的材料，金屬內(nèi)套的外側(cè)面與金屬 外套的內(nèi)側(cè)面為相匹配的圓柱面，金屬內(nèi)套的內(nèi)側(cè)面呈第一錐形面；

脹芯可放入金屬內(nèi)套內(nèi)，其外側(cè)面與金屬內(nèi)套的內(nèi)側(cè)面相匹配，呈 與第一錐形面互補(bǔ)的第二錐形面；

進(jìn)行金屬外套、金屬內(nèi)套和脹芯的裝配：將金屬內(nèi)套放入金屬外套中， 使金屬外套與金屬內(nèi)套之間為滑動(dòng)間隙配合；將脹芯放入金屬內(nèi)套中，使 脹芯與金屬內(nèi)套壓緊，兩者配合無間隙；

將裝配好的金屬外套、金屬內(nèi)套和脹芯裝入擴(kuò)散焊爐；

在高溫和真空條件下，向脹芯施加軸向的位移載荷，在第一錐形面和 第二錐形面共同形成的接觸面的作用下，脹芯將所受到的軸向位移轉(zhuǎn)變?yōu)?徑向位移，將金屬內(nèi)套的外側(cè)面與金屬外套的內(nèi)側(cè)面壓緊并將兩者結(jié)合在 一起，實(shí)現(xiàn)金屬內(nèi)套和金屬外套的擴(kuò)散焊接。

優(yōu)選地，在本公開的一些實(shí)施例中，第一錐形面和第二錐形面的錐角 α介于1°～30°之間。

優(yōu)選地，在本公開的一些實(shí)施例中，錐角α介于1°～5°之間。

優(yōu)選地，在本公開的一些實(shí)施例中，進(jìn)行金屬外套、金屬內(nèi)套和脹芯 的裝配的步驟之前還包括：在金屬外套和金屬內(nèi)套的待焊接面上形成中間 過渡層。

優(yōu)選地，在本公開的一些實(shí)施例中，中間過渡層的成分為鎳或銀，其 厚度介于0.003-0.008mm之間。

優(yōu)選地，在本公開的一些實(shí)施例中，形成中間過渡層的工藝為電鍍或 者化學(xué)鍍。

優(yōu)選地，在本公開的一些實(shí)施例中，進(jìn)行金屬外套、金屬內(nèi)套和脹芯 的裝配的步驟之前還包括：對(duì)金屬外套和金屬內(nèi)套的待焊接面進(jìn)行表面處 理，使待焊接面無毛刺和劃痕，表面光潔度Ra≤1.6μm；對(duì)脹芯的外側(cè)面 進(jìn)行表面處理，表面處理使脹芯的外側(cè)面無毛刺和劃痕，表面光潔度 Ra≤1.6μm。

優(yōu)選地，在本公開的一些實(shí)施例中，金屬外套的材料為不銹鋼；金屬 內(nèi)套的材料為無氧銅。

優(yōu)選地，在本公開的一些實(shí)施例中，脹芯的材料為不銹鋼或耐熱高強(qiáng) 鋼。

優(yōu)選地，在本公開的一些實(shí)施例中，將裝配好的金屬外套、金屬內(nèi)套 和脹芯裝入擴(kuò)散焊爐的步驟之后，對(duì)擴(kuò)散焊爐進(jìn)行抽真空操作，在達(dá)到預(yù) 設(shè)真空度后，采用階梯升溫的方式對(duì)擴(kuò)散焊爐進(jìn)行升溫；在高溫和真空條 件下，向脹芯施加軸向的位移載荷的步驟中：高溫≥1000℃，真空度優(yōu)于 10^-3Pa，分階段向脹芯施加軸向的位移載荷。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本公開金屬套接部件的擴(kuò)散焊接方法至少 具有以下有益效果其中之一：

(1)采用真空擴(kuò)散焊接的方法進(jìn)行金屬內(nèi)套與金屬外套之間的焊接， 相較于釬焊方法，尺寸精度高，兩種金屬材料之間結(jié)合更加緊密，焊接質(zhì) 量與結(jié)合強(qiáng)度大大提高；