用于镍系铁氧体与钨铜基板的焊接方法与流程

1.本发明涉及镍系铁氧体与钨铜基板焊接领域，具体地，涉及一种用于镍系铁氧体与钨铜基板的焊接方法。

背景技术：

2.在现代高能光源和加速器应用领域，铁氧体吸收器被广泛应用。这种铁氧体材料通过自身的电磁损耗特性可以有效衰减高次谐波能量，提高高能光源和加速器中束流稳定性。通常来说，铁氧体在吸收器内是以片状的形式粘接到基板上来实现他的基础功能。
3.铁氧体属于陶瓷类材料，本身具备脆而硬的特性。原先常规的陶瓷高温钎焊工艺会导致铁氧体发生碎裂，或者性能恶化的情况。为了提高铁氧体与基板之间的匹配，用膨胀系数更接近铁氧体的钨铜基板代替铜基板，来提高粘接的成功率。因此最大的问题在于如何让铁氧体和钨铜基板通过低温钎焊的方式实现可靠粘接。
4.因此，急需提供一种用于镍系铁氧体与钨铜基板的焊接方法来解决上述技术难题。

技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种用于镍系铁氧体与钨铜基板的焊接方法，该焊接方法在300℃以下可以实现镍系铁氧体与钨铜合金的有效焊接。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种用于镍系铁氧体与钨铜基板的焊接方法，包括以下步骤：
7.s1、清洗镍系铁氧体和钨铜合金，在100-150℃烘箱中烘干后，取出降至室温；
8.s2、将经过步骤s1处理后的镍系铁氧体放入到真空镀膜设备中，在表面镀上金属过渡层，其厚度为1-3μm。
9.s3、将经过步骤s1处理后钨铜合金放入到真空镀膜设备中，在表面镀上铜层，厚度为0.5-1.5μm；
10.s4、将经过步骤s2处理后镍系铁氧体和经过步骤s3处理后钨铜合金通过sn-ag合金焊料在真空下进行钎焊，焊接温度为250-300℃，升温速率为0.5-3℃/min，保温5-60min，然后自然冷却到室温。
11.优选的，步骤s1中镍系铁氧体和钨铜合金的清洗过程为：首先将镍系铁氧体和钨铜合金先放入到碱性溶液中超声波振动清洗10-30min，然后放入到纯水中超声波振动清洗10-30min，最后放入到酒精中超声波振动清洗10-30min。
12.优选的，步骤s2中的所述金属过渡层为单层或多层，所述金属过渡层的材料为ni、cr、cu、ag、ti、au或pt等。金属过渡层的成型方法可以是蒸发镀或磁控溅射工艺。
13.优选的，所述sn-ag合金中ag的质量百分含量为1～10％，其余为sn。
14.优选的，所述sn-ag合金焊料为片状，厚度为50-100μm。
15.优选的，所述的钨铜合金中钨的质量百分含量为55-65％，其余为cu。
16.根据上述技术方案，首先将镍系铁氧体表面通过真空镀膜的方式金属化，形成2μm厚的过渡层，同时将钨铜基板表面通过真空镀膜方式形成1μm厚的铜层，然后使用sn-ag合金焊料将镍系铁氧体与钨铜基板在真空下进行钎焊，焊接温度约为250-300℃。本发明的镍系铁氧体与钨铜合金的焊接方法，在300℃以下可以实现镍系铁氧体与钨铜合金的有效焊接，焊接层的剪切强度大于15mpa，解决了高温钎焊带来的铁氧体破裂以及性能衰减问题，同时降低了钎焊带来的应力问题，保证了镍系铁氧体与钨铜合金低温焊接材料可以在吸收微波发热后保持长时间可靠工作且不破裂，使此方法可以更好地应用于能量衰减领域。
17.本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
18.以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
19.实施例一
20.s1、将镍系铁氧体和钨铜合金先放入到碱性溶液中超声波振动清洗15min，然后放入到纯水中超声波振动清洗15min，最后放入到酒精中超声波振动清洗15min，在100-150℃烘箱中烘干1h后，取出降至室温；
21.将经过步骤s1处理后的镍系铁氧体放入到真空镀膜设备中，在表面镀上ti、ni、cu三层金属过渡层，其厚度为2μm左右；
22.将经过步骤s1处理后的钨铜合金放入到真空镀膜设备中，在表面镀上cu层，厚度为1μm左右；
23.将经过步骤s2处理后的镍系铁氧体和经过步骤s3处理后的钨铜合金通过sn-ag合金焊料(sn-ag合金中ag的质量百分含量为7％，其余为sn)在真空下进行钎焊，焊接温度为250-300℃，升温速率为2℃/min，保温5min，然后自然冷却到室温。
24.对焊接后的样品进行剪切实验测试，测试得到的剪切强度大于15mpa；扫描电镜观察焊接层截面形貌，镍系铁氧体与焊料润湿良好；此方法使镍系铁氧体与钨铜合金在300℃以下可以实现有限焊接，解决了高温钎焊带来的铁氧体破裂以及性能衰减问题，同时降低了钎焊带来的应力问题，解决了镍系铁氧体吸收器的制备问题。
25.实施例二
26.s1、将镍系铁氧体和钨铜合金先放入到碱性溶液中超声波振动清洗15min，然后放入到纯水中超声波振动清洗15min，最后放入到酒精中超声波振动清洗15min，在100-150℃烘箱中烘干1h后，取出降至室温；
27.s2、将经过步骤s1处理后的镍系铁氧体放入到真空镀膜设备中，在表面镀上ni、cu两层金属过渡层，其厚度为2μm左右；
28.s3、将经过步骤s1处理后的钨铜合金放入到真空镀膜设备中，在表面镀上cu层，厚度为1μm左右；
29.s4、将经过步骤s2处理后的镍系铁氧体和经过步骤s3处理后的钨铜合金通过sn-ag合金焊料(sn-ag合金中ag的质量百分含量为7％，其余为sn)在真空下进行钎焊，焊接温度为250-300℃，升温速率为2.5℃/min，保温5min，然后自然冷却到室温。
30.对焊接后的样品进行剪切实验测试，测试得到的剪切强度大于15mpa；扫描电镜观
察焊接层截面形貌，镍系铁氧体与焊料润湿良好；此方法使镍系铁氧体与钨铜合金在300℃以下可以实现有限焊接，解决了高温钎焊带来的铁氧体破裂以及性能衰减问题，同时降低了钎焊带来的应力问题，解决了镍系铁氧体吸收器的制备问题。
31.实施例三
32.s1、将镍系铁氧体和钨铜合金先放入到碱性溶液中超声波振动清洗15min，然后放入到纯水中超声波振动清洗15min，最后放入到酒精中超声波振动清洗15min，在100-150℃烘箱中烘干1h后，取出降至室温；
33.s2、将经过步骤s1处理后的镍系铁氧体放入到真空镀膜设备中，在表面镀上ti、cu两层金属过渡层，其厚度为2μm左右；
34.s3、将经过步骤s1处理后的钨铜合金放入到真空镀膜设备中，在表面镀上cu层，厚度为1μm左右；
35.s4、将经过步骤s2处理后的镍系铁氧体和经过步骤s3处理后的钨铜合金通过sn-ag合金焊料(sn-ag合金中ag的质量百分含量为7％，其余为sn)在真空下进行钎焊，焊接温度为250-300℃，升温速率为3℃/min，保温15min，然后自然冷却到室温。
36.对焊接后的样品进行剪切实验测试，测试得到的剪切强度大于15mpa；扫描电镜观察焊接层截面形貌，镍系铁氧体与焊料润湿良好；此方法使镍系铁氧体与钨铜合金在300℃以下可以实现有限焊接，解决了高温钎焊带来的铁氧体破裂以及性能衰减问题，同时降低了钎焊带来的应力问题，解决了镍系铁氧体吸收器的制备问题。
37.实施例四
38.s1、将镍系铁氧体和钨铜合金先放入到碱性溶液中超声波振动清洗15min，然后放入到纯水中超声波振动清洗15min，最后放入到酒精中超声波振动清洗15min，在100-150℃烘箱中烘干1h后，取出降至室温；
39.s2、将经过步骤s1处理后的镍系铁氧体放入到真空镀膜设备中，在表面镀上cr、cu两层金属过渡层，其厚度为2μm左右；
40.s3、将经过步骤s1处理后的钨铜合金放入到真空镀膜设备中，在表面镀上cu层，厚度为1μm左右；
41.s4、将经过步骤s2处理后的镍系铁氧体和经过步骤s3处理后的钨铜合金通过sn-ag合金焊料(sn-ag合金中ag的质量百分含量为7％，其余为sn)在真空下进行钎焊，焊接温度为250-300℃，升温速率为3℃/min，保温15min，然后自然冷却到室温。
42.对焊接后的样品进行剪切实验测试，测试得到的剪切强度大于15mpa；扫描电镜观察焊接层截面形貌，镍系铁氧体与焊料润湿良好；此方法使镍系铁氧体与钨铜合金在300℃以下可以实现有限焊接，解决了高温钎焊带来的铁氧体破裂以及性能衰减问题，同时降低了钎焊带来的应力问题，解决了镍系铁氧体吸收器的制备问题。
43.实施例五
44.s1、将镍系铁氧体和钨铜合金先放入到碱性溶液中超声波振动清洗15min，然后放入到纯水中超声波振动清洗15min，最后放入到酒精中超声波振动清洗15min，在100-150℃烘箱中烘干1h后，取出降至室温；
45.s2、将经过步骤s1处理后的镍系铁氧体放入到真空镀膜设备中，在表面镀上cr、ag两层金属过渡层，其厚度为2μm左右；
46.s3、将经过步骤s1处理后的钨铜合金放入到真空镀膜设备中，在表面镀上cu层，厚度为1μm左右；
47.s4、将经过步骤s2处理后的镍系铁氧体和经过步骤s3处理后的钨铜合金通过sn-ag合金焊料(sn-ag合金中ag的质量百分含量为7％，其余为sn)在真空下进行钎焊，焊接温度为250-300℃，升温速率为3.5℃/min，保温20min，然后自然冷却到室温。
48.对焊接后的样品进行剪切实验测试，测试得到的剪切强度大于15mpa；扫描电镜观察焊接层截面形貌，镍系铁氧体与焊料润湿良好；此方法使镍系铁氧体与钨铜合金在300℃以下可以实现有限焊接，解决了高温钎焊带来的铁氧体破裂以及性能衰减问题，同时降低了钎焊带来的应力问题，解决了镍系铁氧体吸收器的制备问题。
49.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
50.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
51.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

技术特征：

1.一种用于镍系铁氧体与钨铜基板的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、清洗镍系铁氧体和钨铜合金，在100-150℃烘箱中烘干后，取出降至室温；s2、将经过步骤s1处理后的镍系铁氧体放入到真空镀膜设备中，在表面镀上金属过渡层，其厚度为1-3μm；s3、将经过步骤s1处理后钨铜合金放入到真空镀膜设备中，在表面镀上铜层，厚度为0.5-1.5μm；s4、将经过步骤s2处理后镍系铁氧体和经过步骤s3处理后钨铜合金通过sn-ag合金焊料在真空下进行钎焊，焊接温度为250-300℃，升温速率为0.5-3℃/min，保温5-60min，然后自然冷却到室温。2.根据权利要求1所述的用于镍系铁氧体与钨铜基板的焊接方法，其特征在于，步骤s1中镍系铁氧体和钨铜合金的清洗过程为：首先将镍系铁氧体和钨铜合金先放入到碱性溶液中超声波振动清洗10-30min，然后放入到纯水中超声波振动清洗10-30min，最后放入到酒精中超声波振动清洗10-30min。3.根据权利要求1所述的用于镍系铁氧体与钨铜基板的焊接方法，其特征在于，步骤s2中的所述金属过渡层为单层或多层，所述金属过渡层的材料为ni、cr、cu、ag、ti、au或pt。4.根据权利要求1所述的用于镍系铁氧体与钨铜基板的焊接方法，其特征在于，所述sn-ag合金中ag的质量百分含量为1～10％，其余为sn。5.根据权利要求1所述的用于镍系铁氧体与钨铜基板的焊接方法，其特征在于，所述sn-ag合金焊料为片状，厚度为50-100μm。6.根据权利要求1所述的用于镍系铁氧体与钨铜基板的焊接方法，其特征在于，所述的钨铜合金中钨的质量百分含量为55-65％，其余为cu。

技术总结

本发明公开了镍系铁氧体与钨铜基板焊接领域的一种用于镍系铁氧体与钨铜基板的焊接方法，包括以下步骤：清洗镍系铁氧体和钨铜合金，在100-150℃烘箱中烘干后，取出降至室温；将镍系铁氧体放入到真空镀膜设备中，在表面镀上金属过渡层；将钨铜合金放入到真空镀膜设备中，在表面镀上铜层；将镍系铁氧体和钨铜合金通过Sn-Ag合金焊料在真空下进行钎焊，焊接温度为250-300℃，升温速率为0.5-3℃/min，保温5-60min，然后自然冷却到室温。本发明的镍系铁氧体与钨铜合金的焊接方法，在300℃以下可以实现镍系铁氧体与钨铜合金的有效焊接，焊接层的剪切强度大于15MPa，解决了高温钎焊带来的铁氧体破裂以及性能衰减问题，同时降低了钎焊带来的应力问题。带来的应力问题。