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擴散焊是制造電真空器件的關(guān)鍵工藝技術(shù)之一,具有連接精度高、接頭強度高、可焊材料多樣等優(yōu)點。在電真空器件領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文簡要介紹了真空擴散焊接技術(shù)的特點、分類、連接材料以及在電真空領(lǐng)域的典型應(yīng)用。
電真空裝置是由數(shù)十種材料(包括金屬和非金屬材料)通過焊接方法連接而成的高度復雜的部件。制造電真空器件常用的焊接方法包括釬焊、電弧焊、電阻焊、激光焊、電子束焊、擴散焊、冷壓焊等。隨著器件向毫米波方向發(fā)展,對器件的連接精度和變形提出了更嚴格的要求。擴散焊接可以連接絕大多數(shù)材料,包括以前認為不可能連接的金屬和非金屬,并使接頭高度可靠,具有高靜態(tài)和動態(tài)負載強度、熱穩(wěn)定性、真空密封和高彈性。它還可以實現(xiàn)精確焊接,確保焊接結(jié)構(gòu)具有給定的幾何參數(shù)和性能。因此,真空擴散焊接在真空電子器件的制造過程中具有廣闊的應(yīng)用前景。
1.擴散焊
前蘇聯(lián)的Kazakov在20世紀50年代中期提出了真空擴散焊接技術(shù)。這主要包括固態(tài)擴散鍵合、瞬態(tài)液相鍵合(TLP)和部分瞬態(tài)液相結(jié)合(PTLP)。
1.1固相擴散焊
固相擴散焊接是目前最常用的擴散焊接方法。固相真空擴散焊是一種依靠界面原子遷移在一定時間、溫度和壓力下實現(xiàn)鍵合的固態(tài)工藝。要連接的表面必須光滑(Ra<0.4μm)清潔,擴散焊接溫度通常為(0.5-0.9)Tm(Tm是材料的熔點,當連接不同材料時,Tm是低熔點材料的熔點)。由于材料熱膨脹和冶金不相容性的不匹配,一些連接接頭很難實現(xiàn)直接擴散焊接,通常使用中間層(或復合中間層)。近年來,為了克服高溫、高壓和長時間(甚至長達幾個小時)的問題,已經(jīng)開發(fā)了固相擴散焊接。
1.2 TLP
TLP是一種介于熔焊和壓力焊之間的焊接方法。TLP是一種具有特殊成分和低熔點的薄中間層合金,用作連接合金。它被放置在焊接表面之間,施加較小或沒有施加壓力,并在真空條件下加熱,直到中間層合金熔化。液態(tài)中間層合金潤濕基材,在焊接表面之間形成均勻的液膜。經(jīng)過一定的絕緣時間后,中間層合金和基材之間發(fā)生擴散,合金元素趨于平衡。熔點升高,達到擴散焊接加熱溫度,并進一步擴散,形成固體連接[3]。
2.結(jié)論
隨著電真空器件高頻化、小型化的發(fā)展,以及新型高性能材料的不斷應(yīng)用,對元器件的連接性能提出了更高的技術(shù)要求,必將推動真空擴散焊接技術(shù)在電真空器件領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。與此同時,擴散焊接技術(shù)正在不斷研究新的工藝方法,這也將為采用新材料和新結(jié)構(gòu)提高真空器件的性能提供技術(shù)支持。