一種用于釬焊電真空管用tzm合金/瓷封合金對封結構的卡具及釬焊方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于連接對封結構的卡具及釬焊方法，具體涉及一種用于釬焊電真空管用TZM合金/瓷封合金對封結構的卡具及釬焊方法。
【背景技術】
[0002]TZM合金是在鉬中加入T1、Zr和C等微量元素而形成的一種鉬合金，它是鉬基合金中使用最為廣泛的高溫合金之一。具有比純鉬高的再結晶溫度和室溫力學性能，同時具備導電導熱性好，抗拉強度以及高溫力學性能優(yōu)良等特點，使其在軍工、石油化工、航空航天和核能技術等領域有廣泛的應用前景。瓷封合金作為陶瓷-金屬封接材料，具備很高的氣密性，適中的強度，較好的延伸率和切削性能，良好的導熱、導電性及高溫使用能力，在電真空器件中有獲得了廣泛的應用。將以上兩種具備優(yōu)異高溫性能的材料進行可靠連接，可以組成具備高氣密性和良好高溫使用能力的對封結構。并有望將該對封結構應用在電真空器件中，使電真空器件獲得優(yōu)異的高溫使用性能。
[0003]電真空器件中的對封結構，不僅要保證結構的可靠連接，還要滿足高密封性和嚴格裝配精度的要求。真空釬焊在對封結構的連接過程中展示了其巨大優(yōu)勢，選用合適的卡具能夠保證對封結構的精確裝配，合適的釬料配合恰當?shù)拟F焊工藝能夠實現(xiàn)結構的可靠無缺陷連接，釬料充分填充對封結構的連接縫隙能夠保證結構對密封性能的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是要提供一種能夠實現(xiàn)對封結構可靠無缺陷連接的技術，保障結構對高密封性和嚴格裝配精度的要求。一種用于釬焊電真空管用TZM合金/瓷封合金對封結構的卡具及釬焊方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種用于釬焊電真空管用TZM合金/瓷封合金對封結構的卡具，其特征在于由裝配卡具和釬焊卡具組成，其中:
裝配卡具由304不銹鋼制成，用于TZM合金/瓷封合金對封結構的裝配，其由不銹鋼底座和不銹鋼定位塊構成，所述的不銹鋼底座設有底板，底板上設有用于固定TZM合金管的套筒狀軸柱，所述的不銹鋼定位塊設有套在軸柱上并與軸柱相配合的套管，套管下端設有與底板相接觸的環(huán)形底盤，套管上端設有用于固定瓷封合金的帶中心通孔的環(huán)形頂蓋，頂蓋中心孔、套管和軸柱的軸線為同一軸線。
[0006]釬焊卡具由石墨制成，用于TZM合金/瓷封合金對封結構釬焊過程中的定位，其由石墨底座和石墨定位塊構成。所述的石墨底座設有底板，底板中央設有用于固定TZM合金管的圓形凹槽，圓形凹槽外的底板上設有用于固定石墨定位塊的環(huán)形定位凹槽，圓形凹槽與環(huán)形定位凹槽形成一環(huán)形凸臺，所述石墨定位塊為內(nèi)徑與環(huán)形凸臺相配合的套管，套管下端設有與石墨底座上的環(huán)形定位凹槽相配合的環(huán)形支座，套管上端設有帶中心通孔的環(huán)形頂蓋，頂蓋中心孔、套管、圓形凹槽、環(huán)形凸臺和環(huán)形定位凹槽的軸線為同一軸線。
[0007]本發(fā)明所述的套管和軸柱相配合的連接面上設有與套管或軸柱軸線相平行的定位凸臺和定位凹槽，定位凸臺和定位凹槽相配合，其截面呈三角形，以提高套管和軸柱的裝配精度。
[0008]本發(fā)明所述的套管與環(huán)形凸臺相配合的連接面上設有與套管或環(huán)形凸臺軸線相平行的定位凸臺和定位凹槽，定位凸臺和定位凹槽相配合，其截面呈三角形，以提高套管和環(huán)形凸臺的裝配精度。
[0009]本發(fā)明所述的裝配卡具能夠保障對封結構的精確裝配，采用304不銹鋼制成，且卡具在裝配過程中不易受到磨損。由于金屬卡具在釬焊過程中受到高溫作用后容易形變，會破壞結構的裝配精度，所以對封結構在釬焊過程中不能選用不銹鋼制備的釬焊卡具；釬焊卡具采用石墨制成，其高溫穩(wěn)定性好不易形變，能夠保障對封結構在釬焊過程中的裝配精度。由于石墨卡具質軟強度低，對封結構在裝配過程中容易對卡具造成磨損，會破壞卡具精度，所以對封結構裝配過程中不能選用石墨制備的裝配卡具。
[0010]一種用于釬焊電真空管用TZM合金/瓷封合金對封結構的釬焊方法，其特征在于步驟如下:
1)將TZM合金管連接部分的內(nèi)表面和瓷封合金管連接部分的外表面以及箔狀CuPt釬料的兩個面用砂紙進行打磨，以除去表面氧化膜；
2)根據(jù)對封結構結合面的尺寸，將箔狀CuPt釬料繞成環(huán)形CuPt釬料；
3)選用丙酮溶液對TZM合金管、瓷封合金管和環(huán)形CuPt釬料進行超聲清洗，清洗15~25min后烘干備用，
4)將環(huán)形CuPt釬料放在TZM合金管和瓷封合金管被打磨的表面之間進行預裝配，環(huán)形CuPt釬料與TZM合金管及環(huán)形CuPt釬料與瓷封合金管之間都進行緊密裝配；
5)將預裝好的焊件放在裝配夾具上，進行對封結構中心度調整和對封結構高度調整；
6)將步驟5)中裝配好的待焊件用石墨釬焊夾具進行固定，放置在真空釬焊爐中，進行加熱焊接；
7)焊件加熱焊接后冷卻至室溫，取出，焊件表面進行清潔處理。
[0011]本發(fā)明所述步驟5)中，對封結構中心度調整，旋轉裝配夾具的不銹鋼定位塊，保證TZM合金管的中軸線和瓷封合金管的中軸線在一條直線上。
[0012]本發(fā)明所述步驟5)中，對封結構高度調整，用游標卡尺測量瓷封合金管與裝配夾具定位塊上表面的距離，控制這個距離在±lmm左右。
[0013]本發(fā)明所述步驟6)中，在石墨釬焊夾具和對封結構的接觸面處涂抹真空釬焊阻焊劑薄層，所述的真空阻焊劑由氧化釔組成。
[0014]本發(fā)明所述步驟6)中，將釬焊卡具放置在真空釬焊爐中后，真空度抽至小于4X10 3Pa,控制加熱速率為10~25°C /min,以1160~1200°C的釬焊溫度進行釬焊連接，保溫30~120s后以10~20°C /min的降溫速率降至200°C以下，之后隨爐冷卻至室溫。
[0015]本發(fā)明所述步驟7)中，焊件表面清潔處理，先用砂紙打磨焊件表面的氧化皮，隨后在丙酮溶液中超聲清洗10~15min，既可得到完美的釬焊件。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
I)采用真空釬焊連接，能夠實現(xiàn)對封結構的整體一次性連接，有效減小結構變形，提高連接質量。
[0017]2)采用兩套卡具，裝配卡具保障對封結構中心度和高度，釬焊卡具避免對封結構釬焊過程中發(fā)生形變，保障裝配精度。
[0018]3)通過釬焊獲得的焊件不僅性能良好，而且便于操作，安全穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明中的裝配夾具的示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明中裝配夾具的不銹鋼底座的俯視圖。
[0021]圖3為本發(fā)明中的裝配夾具的不銹鋼定位塊的俯視圖。
[0022]圖4為本發(fā)明中的釬焊夾具的裝配示意圖。
[0023]圖5為本發(fā)明奸焊卡具的石墨底座的俯視圖。
[0024]圖6為本發(fā)明釬焊卡具的石墨定位塊的俯視圖。
[0025]圖7為對封結構的TZM合金管，CuPt釬料和瓷封合金管的裝配示意圖。
[0026]圖8為本發(fā)明中的裝配卡具與TZM合金/瓷封合金對封結構的裝配示意圖。
[0027]圖9為本發(fā)明中的石墨卡具與TZM合金/瓷封合金對封結構的裝配示意圖。
[0028]圖10為本發(fā)明實施例2釬焊電真空管用TZM合金/瓷封合金對封結構獲得的焊后接頭的界面微觀組織照片。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述:
一種用于釬焊電真空管用TZM合金/瓷封合金對封結構的卡具，其特征在于由裝配卡具和釬焊卡具組成，其中:
裝配卡具由304不銹鋼制成，用于TZM合金/瓷封合金對封結構的裝配，其由不銹鋼底座I和不銹鋼定位塊2構成，所述的不銹鋼底座I設有底板，底板上設有用于固定TZM合金管的套筒狀軸柱，所述的不銹鋼定位塊2設有套在軸柱上并與軸柱相配合的套管，套管下端設有與底板相接觸的環(huán)形底盤，套管上端設有用于固定瓷封合金的帶中心通孔的環(huán)形頂蓋，頂蓋中心孔、套管和軸柱的軸線為同一軸線。
[0030]釬焊卡具由石墨制成，用于TZM合金/瓷封合金對封結構釬焊過程中的定位，其由石墨底座3和石墨定位塊4構成。所述的石墨底座設有底板，底板中央設有用于固定TZM合金管的圓形凹槽，圓形凹槽外的底板上設有用于固定石墨定位塊的環(huán)形定位凹槽，圓形凹槽與環(huán)形定位凹槽形成一環(huán)形凸臺，所述石墨定位塊為內(nèi)徑與環(huán)形凸臺相配合的套管，套管下端設有與石墨底座上的環(huán)形定位凹槽相配合的環(huán)形支座，套管上端設有帶中心通孔的環(huán)形頂蓋，頂蓋中心孔、套管、圓形凹槽、環(huán)形凸臺和環(huán)形定位凹槽的軸線為同一軸線。
[0031]本發(fā)明所述的套管和軸柱相配合的連接面上設有與套管或軸柱軸線相平行的定位凸臺和定位凹槽，定位凸臺和定位凹槽相配合，其截面呈三角形，以提高套管和軸柱的裝配精度。
[0032]本發(fā)明所述的套管與環(huán)形凸臺相配合的連接面上設有與套管或環(huán)形凸臺軸線相平行的定位凸臺和定位凹槽，定位凸臺和定位凹槽相配合，其截面呈三角形，以提高套管和環(huán)形凸臺的裝配精度。
[0033]本發(fā)明所述的裝配卡具能夠保障對封結構的精確裝配，采用304不銹鋼制成，且卡具在裝配過程中不易受到磨損。由于金屬卡具在釬焊過程中受到高溫作用后容易形變，會破壞結構的裝配精度，所以對封結構在釬焊過程中不能選用不銹鋼制備的釬焊卡具；釬焊卡具采用石墨制成，其具高溫穩(wěn)定性好不易形變，能夠保障對封結構在釬焊工程中的裝配精度。由于石墨卡具質軟強度低，對封結構在裝配過程中容易對卡具造成磨損，會破壞卡具精度，所以對封結構裝配過程中不能選用石墨制備的裝配卡具。
[0034]一種用于釬焊電真空管用TZM合金/瓷封合金對封結構的釬焊方法，其特征在于步驟如下:
1)將TZM合金管5連接部分的內(nèi)表面和瓷封合金管7連接部分的外表面以及箔狀CuPt釬料6的兩個面用砂紙進行打磨，以除去表面氧化膜；
2)根據(jù)對封結構結合面的尺寸，將箔狀CuPt釬料6繞成環(huán)形CuPt釬料；
3)選用丙酮溶液對TZM合金管5、瓷封合金管7和環(huán)形CuPt釬料6進行超聲清洗，清洗15~25min后烘干備用，
4)將環(huán)形CuPt釬料6放在TZM合金管5和瓷封合金管7被打磨的表面之間進行預裝配，環(huán)形CuPt釬料與TZM合金管及環(huán)形CuPt釬料與瓷封合金管之間都進行緊密裝配；
5)將預裝好的焊件放在裝配夾具上，進行對封結構中心度調整和對封結構高度調整；
6)將步驟5)中裝配好的待焊件用石墨釬焊夾具進行固定，放置在真空釬焊中，進行加熱焊接；
7)焊件加熱焊接后冷卻至室溫，取出，焊件表面進行清潔處理。
[0035]本發(fā)明所述步驟5)中，對封結