專(zhuān)利名稱(chēng)：真空開(kāi)關(guān)管陶瓷－金屬非匹配性一步封接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于采用活性合金焊料箔將真空開(kāi)關(guān)管陶瓷管殼與金屬端蓋進(jìn)行非匹配性一步封接的方法。陶瓷-金屬活性封接方法的有關(guān)專(zhuān)利很多，如us4591535、us4679960、us4684579、us4735866、us5368220等，但均并非解決真空開(kāi)關(guān)管陶瓷-金屬非匹配性一步封接的技術(shù)。
活性金屬粉末封接法雖已有60余年歷史，但其操作麻煩，涂層質(zhì)量一致性差，封接強(qiáng)度較低，易于慢性漏氣。在合理設(shè)計(jì)封接結(jié)構(gòu)的條件下，采用活性合金焊料箔直接封接法可以克服這些不足，獲得強(qiáng)度高、氣密性好的高可靠封接。
根據(jù)本發(fā)明，采用成份為38-50wt％cu、1.2-2.5wt％Ti，余為Ag的活性合金焊料(ACT-H)箔，無(wú)需使陶瓷預(yù)先金屬化，可以避免金屬化技術(shù)難度大，工藝復(fù)雜，難于質(zhì)量監(jiān)控等一系列技術(shù)困難和生產(chǎn)成本高等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)真空開(kāi)關(guān)管陶瓷管殼與非鐵磁性廉價(jià)金屬(如不銹鋼、無(wú)氧銅及含Cr、Zr的高強(qiáng)度銅合金等)端蓋的高可靠一步封接，工藝簡(jiǎn)捷，有利于環(huán)境保護(hù)、成本降低、便于工業(yè)生產(chǎn)，能確保整個(gè)真空開(kāi)關(guān)管管體具有非鐵磁性特點(diǎn)，在磁場(chǎng)環(huán)境中正常工作。
根據(jù)真空開(kāi)關(guān)管金屬端蓋材料及其尺寸等要求不同，可以采用相應(yīng)不同的封接結(jié)構(gòu)。圖1是真空開(kāi)關(guān)管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了整管受機(jī)械力負(fù)荷不大而采用較簿的不銹鋼(如1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9Ti等)作端蓋的封接結(jié)構(gòu)，ACT-H箔園環(huán)3置于陶瓷管殼1與金屬端蓋2之間，端蓋2封接面為帶有內(nèi)傾角θ的臺(tái)錐面，θ約為2°-5°。當(dāng)不銹鋼端蓋厚度大于0.5mm時(shí)，端蓋封接面以上部分的壁厚應(yīng)不大于0.5mm，如圖3所示，其高度h不小于6mm。
當(dāng)整管受機(jī)械力較大或有特殊要求時(shí)，不銹鋼端蓋與陶瓷管殼的封接可采用如圖4所示結(jié)構(gòu)，其簿環(huán)形無(wú)氧銅應(yīng)力緩沖環(huán)4封接面可為一臺(tái)錐面，也可如圖5所示結(jié)構(gòu)帶一環(huán)形凹槽(d＝0.02-0.05mm，b＝0.6-1.2mm)。應(yīng)力緩沖環(huán)4帶有外套接臺(tái)階，與不銹鋼端蓋之間的釬接可用ACT-H焊料；如端蓋2己鍍鎳，則可用常規(guī)銀銅焊料釬焊。
當(dāng)采用無(wú)氧銅或含Cr、Zr等高強(qiáng)度銅合金作金屬端蓋時(shí)，無(wú)論其厚度大小，均可采用如圖6或圖7所示的封接面結(jié)構(gòu)，用ACT-H進(jìn)行一步封接。
上述各種金屬端蓋和無(wú)氧銅應(yīng)力緩沖環(huán)的封接面為臺(tái)錐面或帶有凹槽，其加工簡(jiǎn)便，但很關(guān)鍵。這是該種活性焊料箔的特性所要求的。臺(tái)錐面和凹槽的存在，可以使封接強(qiáng)度和氣密性得到充分保證。
在真空開(kāi)關(guān)管對(duì)陶瓷管殼與金屬端蓋進(jìn)行一步封接的同時(shí)，可用ACT-H對(duì)較難釬焊的銅鉻觸頭與無(wú)氧銅導(dǎo)電桿及陶瓷管殼內(nèi)壁與金屬屏蔽罩之間進(jìn)行釬焊，對(duì)于其它易焊金屬另件之間用常規(guī)銀銅焊料釬焊即可。這樣就可實(shí)現(xiàn)名副其實(shí)的真空開(kāi)關(guān)管的一步排封。
根據(jù)本發(fā)明，采用的活性合金焊料(ACT-H)箔，其厚度為0.04-0.12mm，封接溫度可在835℃-890℃范圍內(nèi)選擇，真空度P≤5×10-3Pa。
根據(jù)本發(fā)明，采用ACT-H箔圓環(huán)的內(nèi)徑比陶瓷管殼內(nèi)徑明顯大，而其外徑卻比陶瓷管殼外徑明顯小，這對(duì)改善整管的耐壓特性有重要作用。
根據(jù)本發(fā)明，采用厚度為0.75mm的ACT-H箔和封接面帶有凹槽的無(wú)氧銅應(yīng)力緩沖環(huán)，按圖5結(jié)構(gòu)在P≤5×10-3Pa、855℃下，對(duì)外徑為Φ80mm的真空開(kāi)關(guān)管95％Al2O3瓷管殼與厚度為1.0mm的1Cr18Ni9Ti不銹鋼進(jìn)行了一步封接，取得了良好結(jié)果，焊料浸潤(rùn)正常，封口氣密性良好，氦漏率Q≤1.33×10-8Pa.L/s。
根據(jù)本發(fā)明，采用ACT-H箔，對(duì)用較厚的1Cr18Ni9Ti不銹鋼制成如圖2所示的端蓋封接面結(jié)構(gòu)和較厚的Cu-0.6wt％Zr高強(qiáng)度銅制成如圖6所示的端蓋封接面結(jié)構(gòu)，分別與真空開(kāi)關(guān)管陶瓷管殼95％Al2O3瓷進(jìn)行了一步封接，也取得了良好結(jié)果，焊接浸潤(rùn)良好，封口氦漏率Q≤1.33×10-8Pa.L/S。其有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。
表1金屬-陶瓷端蓋厚度 端蓋封接面 陶瓷外殼ACT-H箔錐度外徑 厚度1Cr18Ni9Ti0.5mm4 76mm 0.075mm-95％Al2O3Cu-0.6wt％Zr 1.2mm2 82mm 0.075mm-95％Al2O3封接溫度為850℃，真空度P≤5×10-3Pa


圖1真空開(kāi)關(guān)管結(jié)構(gòu)示意2較薄不銹鋼端蓋與陶瓷管殼的一步封接結(jié)構(gòu)示意3較厚不銹鋼端蓋與陶瓷管殼的一步封接結(jié)構(gòu)示意4受機(jī)械應(yīng)力較大或有特殊要求的不銹鋼端蓋與陶瓷管殼的一步封接結(jié)構(gòu)示意5受機(jī)械應(yīng)力較大或有特殊要求的不銹鋼端蓋與陶瓷管殼的另一種一步封接結(jié)構(gòu)示意6無(wú)氧銅或含Cr、Zr等元素的高強(qiáng)度銅合金端蓋與陶瓷管殼的一步封接結(jié)構(gòu)示意7無(wú)氧銅或含Cr、Zr等元素的高強(qiáng)度銅合金端蓋與陶瓷管殼的另一種一步封接結(jié)構(gòu)示意圖
權(quán)利要求
1，采用活性合金焊料箔實(shí)現(xiàn)真空開(kāi)關(guān)管陶瓷管殼與具有恰當(dāng)封接面結(jié)構(gòu)的非鐵磁性金屬(不銹鋼，無(wú)氧銅，鉻銅，鋯銅及鉻鋯銅等)端蓋的非匹配性一步封接。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述，選用的活性合金焊料箔成分為38-50wt％Cu，1.2-2.5wt％Ti，余為Ag，其厚度為0.04-0.12mm，其圓環(huán)的內(nèi)徑比陶瓷管殼內(nèi)徑明顯大，而其外徑比陶瓷管殼外徑明顯小。
3，根據(jù)權(quán)利1要求所述，金屬端蓋封接面為帶有約2°-5°內(nèi)傾角的臺(tái)錐面，或帶有寬為0.5-1.2mm，深為0.02-0.05mm的圓環(huán)凹槽。對(duì)封接部位壁厚大于0.5mm不銹鋼端蓋的封接，采用無(wú)氧銅應(yīng)力緩沖環(huán)，緩沖環(huán)封接面帶有上述的內(nèi)傾角或凹槽及與端蓋外套釬接的臺(tái)階。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于采用活性合金焊料箔將真空開(kāi)關(guān)管陶瓷管殼與金屬端蓋進(jìn)行非匹配性一步封接的方法。該方法簡(jiǎn)捷,操作方便,可以根本避免陶瓷高溫金屬化的一系列技術(shù)困難,成本降低,實(shí)現(xiàn)真空開(kāi)關(guān)管陶瓷管殼與廉價(jià)非鐵磁性金屬(不銹鋼,無(wú)氧銅,鉻銅,鋯銅及鉻鋯銅等)端蓋的高可靠封接。該方法也可以避免活性金屬粉末封接法操作麻煩,封接強(qiáng)度低,易于慢性漏氣等問(wèn)題。
文檔編號(hào)B23K1/00GK1387974SQ02121279
公開(kāi)日2003年1月1日 申請(qǐng)日期2002年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月13日
發(fā)明者韓忠德 申請(qǐng)人:韓忠德