[發明專利]一種釔鐵石榴石鐵氧體陶瓷與銅的連接方法

有效

• 申請號: 201810240031.2
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108465891B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 何鵬;林盼盼;趙萬祺;林鐵松
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K1/008
• 分類號: B23K1/008;B23K1/20
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理事務所(普通合伙) 11473
• 代理人: 閆冬;陳士騫

本發明提供一種釔鐵石榴石鐵氧體陶瓷與銅的連接方法，即選取一定厚度的三氧化二鋁陶瓷薄片(純度95wt.％)作為硬質中間層，先采用金屬氧化物釬料，在空氣中實現釔鐵石榴石鐵氧體與三氧化二鋁陶瓷薄片的連接，然后采用銀?銅?鈦釬料，在真空中實現三氧化二鋁陶瓷薄片的另一側與銅的連接，從而通過兩步法實現釔鐵石榴石鐵氧體與銅的連接，與現有技術比較，本發明的有益效果在于，本發明采用限定厚度的三氧化二鋁陶瓷薄層作為中間層，顯著降低接頭熱應力，提高了釔鐵石榴石鐵氧體與銅連接的接頭強度，且通過硬釬焊代替傳統軟釬焊及膠粘的方法連接釔鐵石榴石鐵氧體與銅，大大提高了釔鐵石榴石鐵氧體/銅接頭強度，而且提升了此接頭的使用溫度。

技術領域

本發明涉及陶瓷與異種材料連接技術領域，具體涉及一種釔鐵石榴石鐵氧體陶瓷與銅的連接方法。

背景技術

石榴石型鐵氧體(其通式為R₃Fe₅O₁₂，R為三價金屬離子或稀土族離子)是亞鐵磁性的鐵氧體材料。而釔鐵石榴石鐵氧體(釔鐵石榴石鐵氧體)是石榴石鐵氧體的代表性材料，其分子式為Y₃Fe₅O₁₂，該材料因為具有比較優良的電磁性能，在軍用及民用雷達等領域得到廣泛應用，被各個國家列為國防軍事保密材料。銅波導作為雷達信號傳輸中重要的元部件，其生產工藝一直是雷達生產體系中的重中之重。

釔鐵石榴石鐵氧體陶瓷作為銅波導中電磁信號轉換的關鍵一環，其與銅的連接是目前限制其高效生產的主要障礙。主要技術難點在于，一方面，由于釔鐵石榴石鐵氧體自身石榴石等軸晶結構及元素釔較高的穩定性，使大多數釬料無法直接對其潤濕,其中包括常用于銅與陶瓷連接的銀銅鈦釬料，因此限制了其被釬焊連接；另一方面，釔鐵石榴石鐵氧體的熱膨脹系數(13.8×10^-6/℃)較銅的熱膨脹系數(16.5×10^-6/℃)低，且釔鐵石榴石鐵氧體本身機械強度較差，無法抵抗兩者直接連接所帶來的熱應力，使接頭在釔鐵石榴石鐵氧體一側出現裂紋。

鑒于上述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐提出了本發明。

發明內容

為解決上述技術缺陷，本發明采用的技術方案在于，提供一種釔鐵石榴石鐵氧體陶瓷與銅的連接方法，包括以下步驟：

第一步：選取一定厚度的三氧化二鋁陶瓷薄片，并稱得一定質量的金屬氧化物釬料；

第二步：將所述釔鐵石榴石鐵氧體陶瓷與所述三氧化二鋁陶瓷薄片待焊面用1500-2000號砂紙打磨，并用丙酮超聲清洗5-15min；

第三步：將所述金屬氧化物釬料制成焊膏，并采用一定的加熱工藝，在空氣中實現所述釔鐵石榴石鐵氧體與所述三氧化二鋁陶瓷薄片待焊面的連接，得到初期連接體；

第四步：將第三步所述連接體與所述銅的待焊面用1500-2000號砂紙打磨，并用丙酮超聲清洗10min-15min；

第五步：選取一定質量比的銀-銅-鈦釬料，并制成焊膏，采用一定的加熱工藝，在真空中實現所述連接體與銅的連接，間接實現所述釔鐵石榴石鐵氧體陶瓷與所述銅的連接。

較佳的，第一步所述三氧化二鋁陶瓷薄片的厚度是250μm-1mm。

較佳的，第三步所述金屬氧化物釬料包括氧化銅、二氧化鈦和金屬銀。

較佳的，所述氧化銅的摩爾百分比為4％-16％，所述二氧化鈦的摩爾百分比為1％-4％，余量為所述金屬銀。

較佳的，所述氧化銅與所述二氧化鈦的摩爾比是4:1。

較佳的，所述金屬氧化物釬料的制備方法是，秤取一定質量的所述氧化銅粉、所述二氧化鈦粉和所述銀粉，混粉后在行星式球磨機上球磨3-5小時。