擴(kuò)散焊接技術(shù)在電真空領(lǐng)域的應(yīng)用
擴(kuò)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(qiáng)度高、可焊材料種類多等優(yōu)點(diǎn)，在電真空器件領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。本文簡略的介紹了擴(kuò)散焊接技術(shù)的特點(diǎn)、分類、連接材料以及它們在電真空領(lǐng)域的典型應(yīng)用。
電真空器件是由數(shù)十種材料(其中包括金屬材料和非金屬材料)通過焊接方法連接成為結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的構(gòu)件。制造電真空器件通常采用的焊接方法有釬焊、弧焊、電阻焊、激光焊、電子束焊、擴(kuò)散焊、冷壓焊等。隨著器件向毫米波方向發(fā)展，對零部件的連接精度、變形量等提出了更加苛刻的要求。擴(kuò)散焊能連接絕大多數(shù)材料，其中包括以前被認(rèn)為不能連接的金屬和非金屬，并使接頭具有高可靠性，高靜載強(qiáng)度和動載強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、真空密封性以及高的彈性，還可以實(shí)現(xiàn)精密焊接，保障焊接結(jié)構(gòu)具有給定的幾何參數(shù)、使用性能，因此擴(kuò)散焊接在真空電子器件制造過程中應(yīng)用前景廣闊。
1、擴(kuò)散焊
前蘇聯(lián)Kazakov于20世紀(jì)50年代中期提出擴(kuò)散焊技術(shù)。主要包括固相擴(kuò)散連接(Solid State Diffusion Bonding)、瞬間液相連接(Transient Liquid PhaseBonding，簡稱TLP)和部分瞬間液相連接(Partial Transient Liquid Phase Bonding，簡稱PTLP)。
1.1、固相擴(kuò)散焊
固相擴(kuò)散焊目前是擴(kuò)散焊最常用的方法。固相擴(kuò)散焊是依靠界面原子遷移的固態(tài)工藝過程，在一定時間、溫度及壓力下實(shí)現(xiàn)結(jié)合，待連接表面必須光滑(Ra<0.4μm)潔凈，一般情況下擴(kuò)散焊溫度為(0.5～0.9)Tm(Tm為材料的熔點(diǎn)，異種材料連接時，Tm為低熔點(diǎn)材料的熔點(diǎn))。部分連接接頭由于材料的熱膨脹不匹配及冶金不相容，很難實(shí)現(xiàn)直接擴(kuò)散焊，通常采用中間層(或復(fù)合中間層)。固相擴(kuò)散焊溫度高、壓力大、時間長(甚至達(dá)幾小時)，為克服上述問題，TLP近年來得到發(fā)展。
1.2、TLP
TLP是介于熔焊和壓焊之間的一種焊接方法。TLP是用一種特殊成分、熔化溫度較低的薄層中間層合金作為連接合金，放置在焊接面之間，施加小的壓力或不施加壓力，并在真空條件下加熱到中間層合金熔化，液態(tài)的中間層合金潤濕母材，在焊接面間形成均勻的液態(tài)薄膜，經(jīng)過一定的保溫時間，中間層合金與母材之間發(fā)生擴(kuò)散，合金元素趨向于平衡，熔點(diǎn)升高達(dá)到擴(kuò)散焊加熱溫度而進(jìn)一步擴(kuò)散，形成牢固的連接[3]。
2、擴(kuò)散焊的特點(diǎn)
與熔化焊、釬焊相比，擴(kuò)散焊具有的特點(diǎn)如表1所示。
表1 擴(kuò)散焊的主要特點(diǎn)
6、結(jié)束語
隨著電真空器件向高頻段、小型化發(fā)展，以及新型高性能材料的不斷應(yīng)用，對零部件的連接性能提出了更高的技術(shù)要求，必將促進(jìn)擴(kuò)散焊技術(shù)在電真空器件領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。同時，擴(kuò)散焊技術(shù)在不斷研究新工藝方法，也必將為電真空器件采用新材料、新結(jié)構(gòu)提高性能提供技術(shù)支撐。
