無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種低壓力擴(kuò)散焊和釬焊復(fù)合焊相結(jié)合的無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法。該無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法包括：步驟A，將待焊接的多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行預(yù)處理，去除表面的氧化膜；步驟B，將多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行裝配，固定各無(wú)氧銅部件的相對(duì)位置，保證焊接面緊密接觸，對(duì)多個(gè)無(wú)氧銅部件的焊接面進(jìn)行低壓擴(kuò)散焊；以及步驟C，在焊接面邊緣處預(yù)置的焊料孔中放置電真空釬料，對(duì)多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行釬焊。本發(fā)明無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法形成的復(fù)合焊接頭結(jié)合緊密、焊接精度高、真空密封性好、接頭抗拉強(qiáng)度200～300MPa，接近甚至高于無(wú)氧銅母材強(qiáng)度。
【專利說(shuō)明】無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)氧銅具有高的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，低的氧含量，便于機(jī)械加工，無(wú)磁性等優(yōu)點(diǎn)，是真空電子器件中使用最廣泛的結(jié)構(gòu)材料，在很多結(jié)構(gòu)中涉及無(wú)氧銅的連接，目前常采用釬焊、氬弧焊、擴(kuò)散焊等焊接方法。
[0003]隨著器件的小型化，高頻段體積數(shù)十倍減小，真空電子器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加精密，且要求所有接觸面均達(dá)到冶金結(jié)合。常用的釬焊方法因釬料漫流難以控制，難以連接全部接觸面且不影響其內(nèi)部精密結(jié)構(gòu)。氬弧焊只能用于薄壁無(wú)氧銅零件連接，且熔深難以精確控制，變形量也較大。普通無(wú)氧銅擴(kuò)散焊方法，為獲得氣密性結(jié)構(gòu)，需提高擴(kuò)散溫度，且需施加5?15MPa的擴(kuò)散壓力，焊接件變形較大，無(wú)法達(dá)到精密連接的要求。解決無(wú)氧銅材料的精密焊接問(wèn)題是在電真空器件小型化研究過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005]鑒于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法，以解決現(xiàn)有無(wú)氧銅材料焊接技術(shù)焊料漫流、變形量大的問(wèn)題。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明提供了一種低壓力擴(kuò)散焊和釬焊復(fù)合焊相結(jié)合的無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法。該無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法包括:步驟A，將待焊接的多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行預(yù)處理，去除表面的氧化膜；步驟B，將多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行裝配，固定各無(wú)氧銅部件的相對(duì)位置，保證焊接面緊密接觸，對(duì)多個(gè)無(wú)氧銅部件的焊接面進(jìn)行低壓擴(kuò)散焊；以及步驟C，在焊接面邊緣處預(yù)置的焊料孔中放置電真空釬料，對(duì)多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行釬焊。
[0008](三)有益效果
[0009]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法形成的復(fù)合焊接頭結(jié)合緊密、焊接精度高、真空密封性好、接頭抗拉強(qiáng)度200?300MPa，接近甚至高于無(wú)氧銅母材強(qiáng)度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在附圖或說(shuō)明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號(hào)。附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無(wú)需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。
[0012]本發(fā)明無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法采用低壓力擴(kuò)散焊與釬焊相結(jié)合的方式，解決了現(xiàn)在無(wú)氧銅焊接方法變形量大，焊料漫流影響精密結(jié)構(gòu)等問(wèn)題。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法。圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法的流程圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法包括:
[0014]步驟A，將待焊接的多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行預(yù)處理，去除表面的氧化膜，預(yù)處理后的焊接面粗糙度< 0.4 ；
[0015]本發(fā)明中，待焊接的無(wú)氧銅部件至少為2個(gè)，一般情況下，無(wú)氧銅部件的數(shù)目為2?10個(gè)。
[0016]將零件浸在丙酮溶液中超聲波清洗20?60min，然后放入氫氣爐進(jìn)行燒氫退火處理，燒氫溫度為500?700°C，保溫時(shí)間30?60min，通過(guò)該燒氫退火處理可避免酸洗去表面氧化膜，保證零件的加工精度和表面粗糙度。
[0017]步驟B，將多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行裝配，固定各無(wú)氧銅部件的相對(duì)位置，保證焊接面緊密接觸，對(duì)多個(gè)無(wú)氧銅部件的焊接面進(jìn)行低壓擴(kuò)散焊；
[0018]將經(jīng)過(guò)表面凈化的無(wú)氧銅零件進(jìn)行裝配，用對(duì)中桿等方法將相對(duì)位置固定，且保證待焊接面緊密接觸。
[0019]將待焊接的無(wú)氧銅部件放入真空爐，并通過(guò)重物加壓的方式施加0.05?0.5MP擴(kuò)散壓力，擴(kuò)散焊過(guò)程中真空度始終優(yōu)于lX10_3Pa，以10?20°C /min的加熱速度達(dá)到擴(kuò)散溫度800?1020°C，并且在該溫度下保溫30?200min進(jìn)行擴(kuò)散連接，然后以5?10°C /min的速度冷卻到250?300°C，再隨爐冷卻至室溫，即完成低壓擴(kuò)散焊。
[0020]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例是在真空環(huán)境下對(duì)無(wú)氧銅部件進(jìn)行擴(kuò)散焊，但本發(fā)明并不以此為限，也可以在保護(hù)氣氛(如N2, 4等)下進(jìn)行，保護(hù)氣氛的壓力介于105MPa與115MPa 之間。
[0021]步驟C，在焊接面邊緣處預(yù)置的焊料孔中放置電真空釬料，對(duì)多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行釬焊。
[0022]無(wú)氧銅部件完成低壓擴(kuò)散焊后，在其預(yù)設(shè)好焊料孔中放置電真空釬料，焊料為AuNi17.5、AuCu2tl、PdAgCu或AgCu28,在真空爐或氫氣爐中進(jìn)行釬焊。以10?2(TC /min加熱速度達(dá)到焊料流點(diǎn)溫度以上20?30°C，保溫至焊料完全熔化，然后以5?10°C /min的速度冷卻到250?300°C，再隨爐冷卻至室溫，完成釬焊過(guò)程。
[0023]本實(shí)施例采用的無(wú)氧銅材料，形成復(fù)合焊接頭結(jié)合緊密、焊接精度高、真空密封性好、接頭抗拉強(qiáng)度為200?300MPa，接近或高于無(wú)氧銅母材。
[0024]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，以下給出幾個(gè)應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)例來(lái)具體介紹本發(fā)明:
[0025]實(shí)例一:
[0026]本實(shí)例中無(wú)氧銅精密焊接方法如下:待焊件接觸面粗糙度為0.4，將零件浸在丙酮溶液中超聲波清洗30min，然后放入氫氣爐進(jìn)行燒氫退火處理，燒氫溫度為550°C，保溫時(shí)間60min。然后將無(wú)氧銅零件進(jìn)行裝配，保證結(jié)合面緊密接觸，并用對(duì)中桿等方法將相對(duì)位置固定。進(jìn)真空爐，并通過(guò)重物加壓的方式施加0.2MP擴(kuò)散壓力，擴(kuò)散焊過(guò)程中真空度始終優(yōu)于IX IO-3Pa,以15°C /min的加熱速度升溫到950°C，保溫60min，然后以10°C /min的速度冷卻到300°C，再隨爐冷卻至室溫，即完成低壓擴(kuò)散焊；出爐后在其預(yù)設(shè)好焊料孔中放置電真空釬料，焊料為AuCu2ci，進(jìn)真空爐進(jìn)行釬焊。以15/min加熱速度升溫到940°C，保溫2min至焊料完全熔化，然后以10°C/min的速度冷卻到300°C，再隨爐冷卻至室溫，至此完成低壓擴(kuò)散焊釬焊復(fù)合焊過(guò)程。
[0027]實(shí)例二:
[0028]本實(shí)例與實(shí)例一不同的是待焊件接觸面粗糙度為0.2，其它與實(shí)例一相同。
[0029]實(shí)例三:
[0030]本實(shí)例與實(shí)例一不同的是低壓擴(kuò)散焊壓力為0.08MPa，其它與實(shí)例一相同。
[0031]實(shí)例四:
[0032]本實(shí)例與實(shí)例一不同的是低壓擴(kuò)散焊溫度為850°C，保溫時(shí)間為120min，其它與實(shí)例一相同。
[0033]實(shí)例五:
[0034]本實(shí)例與實(shí)例一不同的是釬焊連接采用AuNi17.5，釬焊溫度為975°C，其它與實(shí)例一相同。
[0035]實(shí)例六:
[0036]本實(shí)例與實(shí)例一不同的是釬焊連接采用Pd15AgCu,釬焊溫度為920°C，其它與實(shí)例一相同。
[0037]實(shí)例七:
[0038]本實(shí)例與實(shí)例一不同的是釬焊連接采用AgCu28，釬焊溫度為820°C，其它與實(shí)例一相同。
[0039]至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述。依據(jù)以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)本發(fā)明無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法有了清楚的認(rèn)識(shí)。
[0040]此外，上述對(duì)各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單地更改或替換。
[0041]綜上所述，本發(fā)明提供一種低壓力擴(kuò)散焊與釬焊相結(jié)合的無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法，實(shí)現(xiàn)了無(wú)氧銅材料的氣密性連接，焊接變形小，焊料不影響零件內(nèi)部精密結(jié)構(gòu)，接頭抗拉強(qiáng)度，接近甚至高于無(wú)氧銅母材強(qiáng)度。
[0042]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法，其特征在于，包括: 步驟A，將待焊接的多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行預(yù)處理，去除表面的氧化膜； 步驟B，將多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行裝配，固定各無(wú)氧銅部件的相對(duì)位置，保證焊接面緊密接觸，對(duì)多個(gè)無(wú)氧銅部件的焊接面進(jìn)行低壓擴(kuò)散焊；以及 步驟C，在所述焊接面邊緣處預(yù)置的焊料孔中放置電真空釬料，對(duì)多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行釬焊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法，其特征在于，所述步驟B中，低壓擴(kuò)散焊的擴(kuò)散壓力介于0.05?0.5MP之間，擴(kuò)散溫度介于800?1020°C之間，保溫時(shí)間介于30 ?200min。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法，其特征在于，所述低壓擴(kuò)散焊在真空環(huán)境下進(jìn)行或保護(hù)氣氛下進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法，其特征在于，所述保護(hù)氣氛的氣體為N2 或4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法，其特征在于，所述步驟C中電真空釬料的焊料以下材料中的一種:AuNi17.5、AuCu2(l、PdAgCu或AgCu28。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法，其特征在于，所述步驟C中，以10?200C /min加熱速度達(dá)到焊料流點(diǎn)溫度以上20?30°C，保溫至焊料完全熔化，然后以5?IO0C /min的速度冷卻到250?300°C，再隨爐冷卻至室溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法，其特征在于，所述多個(gè)無(wú)氧銅部件的焊接面的粗糙度< 0.4。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法，其特征在于，所述步驟A中，對(duì)所述多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行燒氫退火處理，以去除其表面的氧化膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法，其特征在于，所述燒氫退火處理的溫度介于500?700°C之間，保溫時(shí)間介于30?60min之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法，其特征在于，所述對(duì)多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行燒氫退火處理的步驟之前還包括: 將無(wú)氧銅部件浸在丙酮溶液中超聲波清洗20?60min。
【文檔編號(hào)】B23K31/02GK103817451SQ201410091550
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】王國(guó)建, 李海濤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所