[0021] 通过下面的实施例可以更详细的解释本发明,本发明并不局限于下面的实施例;
[0022] 一种利用微波等离子体焊接金刚石真空窗口的方法,包括如下步骤:
[0023] 第一步,首先将金属法兰进行表面机械处理,然后将金属法兰和金刚石窗口进行超声波清洗去除表面油污(分别用丙酮、乙醇溶剂进行超声波清洗),干燥后待用;由于具体金属和金刚石的成分不属于本发明的保护重点(金刚石窗口为现有的),故在此不予累述。
[0024] 第二步,将第一步清洗后的金属法兰和金刚石窗口分别涂上焊料(焊料的涂布厚度为0.03-0.5mm),然后将涂有焊料的面接触叠放,施加压力(压力为1-10N)使金属法兰、焊料和金刚石窗口充分接触,得到试样;
[0025] 第三步,将第二步叠放后的金属法兰、焊料和金刚石窗口试样2放入焊接腔中的基片台3上,然后对焊接腔室(焊接腔)5进行抽真空,调节基片台的位置使试样上表面低于屏蔽圆筒4的上端面(试样表面低于屏蔽圆筒上端面的距离为3-5mm,试样2位于屏蔽圆筒4内,基片台3的上部位于屏蔽圆筒4内);
[0026] 第四步,通入氢气,调节气体(氢气)流量、微波功率和气压,使气体吸收微波能量产生等离子体(即微波等离子体);微波等离子体产生的工艺参数如下:气体流量400~1000sccm,微波功率800-1400w,气体压强16-25kPa;
[0027] 第五步,调节基片台3的位置使试样2进入接触微波等离子体1(即试样2距屏蔽圆筒4上端面的距离为10mm,此时试样2的下端面位于屏蔽圆筒4上端面之上,屏蔽圆筒4上端面之上产生微波等离子体1),调试焊接工艺参数保证焊料与金属法兰和金刚石窗口充分润湿结合;焊接工艺参数如下:试样的温度为600-1000℃,保温时间1-5min;
[0028] 第六步,焊接完成后,得到试件;真空冷却(真空冷却时间为5-15min),去真空并取出焊接完成的试件,整个焊接工作完成。
[0029] 焊接处综合力学性能好,如表1所示,表中数据为三个试验的结果的平均值。
[0030] 表1焊接接头性能比较
[0031]焊接方法 剪切强度平均值(RτMPa) 漏气率(Pa·m3/s)
微波等离子体焊接 200 2.5×10-11
真空加热炉焊接 150 4×10-10
[0032] 以因瓦合金厚度为5mm,直径为25mm;金刚石厚度为0.3mm,直径为10mm焊接为例,本发明与现有技术相比,焊接效率显著提升,如表2所示。
[0033] 表2 焊接效率对比(工时单位,分钟)
[0034]焊接方法 装配工时 焊接工时 总工时
微波等离子体焊接 10 30 40
真空加热炉焊接 10 300 310
[0035] 本发明的具体实施例如下:
[0036] 实施例1:
[0037] 因瓦合金法兰厚度为10mm,直径为10mm;金刚石窗口的厚度为0.3mm,直径为10mm;焊料为银铜钛焊料。
[0038] 第一步,将因瓦合金法兰进行表面机械处理,然后将因瓦合金法兰和金刚石窗口分别用丙酮、乙醇溶剂超声清洗去除油污,干燥待用。
[0039] 第二步,将清洗后的因瓦合金法兰和金刚石窗口表面涂上银铜钛焊料(焊料的涂布厚度为0.03-0.5mm),然后将涂有银铜钛的面接触叠放,施加1-10N压力使因瓦合金法兰、银铜钛和金刚石窗口充分接触,得到试样;
[0040] 第三步,将试样2放入焊接腔中的基片台3上,然后对焊接腔5进行抽真空,调节基片台的位置使试样上表面低于屏蔽圆筒上端面的距离3mm;
[0041] 第四步,通入氢气,调节气体流量、微波功率和气压工艺,使气体吸收微波能量产生稳定的等离子体(微波等离子体),其中微波等离子体产生的工艺参数如下:气体流量500sccm,微波功率800w,气体压强19kPa;
[0042] 第五步,调节基片台的位置使样品快速接触微波等离子体(即试样2距屏蔽圆筒4的距离为10mm,此时试样2位于屏蔽圆筒4上端面之上),调试焊接工艺参数保证焊料与金属法兰和金刚石窗口充分润湿结合,其中焊接工艺参数如下:试样的温度800℃,保温时间5min;
[0043] 第六步,焊接完成后,得到试件,真空冷却(真空冷却时间为5-15min),去真空并取出焊接完成的试件,整个焊接工作完成。
[0044] 利用电子万能实验机进行焊接接头剪切实验测试。利用漏气率测量系统测量漏气率。焊接接头性能如表1所示,焊接效率如表2所示。
[0045] 实施例2:
[0046] 因瓦合金法兰厚度为10mm,直径为10mm;金刚石窗口厚度为0.3mm,直径为10mm;焊料为银铜钛焊料。
[0047] 第一步,将因瓦合金法兰进行表面机械处理,然后将因瓦合金法兰和金刚石窗口分别用丙酮、乙醇溶剂超声清洗去除油污,干燥待用。
[0048] 第二步,将清洗后的因瓦合金法兰和金刚石窗口表面涂上银铜钛焊料(焊料的涂布厚度为0.03-0.5mm),然后将涂有银铜钛的面接触叠放,施加1-10N压力使因瓦合金法兰、银铜钛和金刚石窗口充分接触,得到试样;
[0049] 第三步,将试样2放入焊接腔中的基片台3上,然后对焊接腔5进行抽真空,调节基片台的位置使试样上表面低于屏蔽圆筒上端面的距离3mm;
[0050] 第四步,通入氢气,调节气体流量、微波功率和气压工艺,使气体吸收微波能量产生稳定的等离子体(微波等离子体),其中微波等离子体产生的工艺参数如下:气体流量500sccm,微波功率1000w,气体压强19kPa;
[0051] 第五步,调节基片台的位置使样品快速接触微波等离子体(即试样2距屏蔽圆筒4的距离为10mm,此时试样2位于屏蔽圆筒4上端面之上),调试焊接工艺参数保证焊料与金属法兰和金刚石窗口充分润湿结合,其中焊接工艺参数如下:试样的温度900℃,保温时间4min;
[0052] 第六步,焊接完成后,得到试件,真空冷却(真空冷却时间为5-15min),去真空并取出焊接完成的试件,整个焊接工作完成。
[0053] 利用电子万能实验机进行焊接接头剪切实验测试。利用漏气率测量系统测量漏气率。焊接接头性能如表1所示,焊接效率如表2所示。
[0054] 实施例3:
[0055] 因瓦合金法兰厚度为10mm,直径为10mm;金刚石窗口厚度为0.3mm,直径为10mm;焊料为银铜钛焊料。
[0056] 第一步,将因瓦合金法兰进行表面机械处理,然后将因瓦合金法兰和金刚石窗口分别用丙酮、乙醇溶剂超声清洗去除油污,干燥待用。
[0057] 第二步,将清洗后的因瓦合金法兰和金刚石窗口表面涂上银铜钛焊料(焊料的涂布厚度为0.03-0.5mm),然后将涂有银铜钛的面接触叠放,施加1-10N压力使因瓦合金法兰、银铜钛和金刚石窗口充分接触,得到试样;
[0058] 第三步,将试样2放入焊接腔中的基片台3上,然后对焊接腔5进行抽真空,调节基片台的位置使试样上表面低于屏蔽圆筒上端面的距离3mm;
[0059] 第四步,通入氢气,调节气体流量、微波功率和气压工艺,使气体吸收微波能量产生稳定的等离子体(微波等离子体),其中微波等离子体产生的工艺参数如下:气体流量500sccm,微波功率1300w,气体压强19kPa;
[0060] 第五步,调节基片台的位置(样品上升)使样品快速接触微波等离子体(即试样2距屏蔽圆筒4的距离为10mm,此时试样2位于屏蔽圆筒4上端面之上),调试焊接工艺参数保证焊料与金属法兰和金刚石窗口充分润湿结合,其中焊接工艺参数如下:试样的温度1000℃,保温时间3min;
[0061] 第六步,焊接完成后,得到试件,真空冷却(真空冷却时间为5-15min),去真空并取出焊接完成的试件,整个焊接工作完成。
[0062] 利用电子万能实验机进行焊接接头剪切实验测试。利用漏气率测量系统测量漏气率。焊接接头性能如表1所示,焊接效率如表2所示。
[0063] 本发明各原料的上下限、区间取值,以及工艺参数(如气体流量、微波功率、气体压强等)的上下限、区间取值都能实现本发明,在此不一一列举实施例。
[0064] 为了公开本发明的目的而在本发明中选用的实施例,当前认为是适宜的,但是,应了解的是,本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。