[发明专利]受约束的金属凸缘及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及产生受约束的金属凸缘的方法，其允许连结高膨胀金属物品与低膨胀材料。另外，本发明涉及带凸缘金属物品和包括连结到陶瓷构件上的带凸缘金属构件的带凸缘物品。

背景技术

在目前用来连结由不同的材料制成的两个构件的组装技术之中，可发现传统的机械组装，由于体积、重量、成本和/或不良的动态行为的原因，常常发现传统的机械组装是不适合的。已知使用铜焊来将不同材料的两个零件组装在一起。然而，这样的技术往往难以用来将陶瓷构件连结到金属构件上，因为两种材料有非常不同的热力学和物理化学属性。例如，在陶瓷和金属的热膨胀系数之间的巨大差异可在包括连结到金属构件上的陶瓷构件的物品中产生不合需要的残余应力。这些应力可导致强度降低或导致有不密闭的接头，并且可导致接头失效。

陶瓷典型地是脆性的，并且具有较小的忍受温度和其它机械应力源的突变的能力。为了形成包括直接连结到金属材料上的陶瓷构件的物品，常用的连结技术要求两种材料的热膨胀特性恰当地匹配。在本领域中已知金属-陶瓷铜焊接头的开发。典型地，这种方法要求金属构件具有与陶瓷的热膨胀系数密切匹配的热膨胀系数(CTE)。这个要求严重限制了可用的材料选择。CTE良好地匹配的材料可展现不合需要的特性，例如难以处理、成本高、化学相容性不良、耐环境性不足，以及在处理期间对化学污染敏感。

因而，发现使得能够将诸如陶瓷的脆性低膨胀材料连结到诸如金属的高强度高膨胀材料上的新技术是非常合乎需要的。另外，将合乎需要的是，这样的新技术能够用来将大范围的金属连结到大范围的陶瓷材料上，以及其中最大程度地减小了被连结的物品之间的热膨胀特性的巨大差异的负面影响。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种制造带凸缘金属物品的方法，该方法包括：(a)将第一铜焊化合物施用到金属物品的第一部分上；(b)用一定长度的约束金属部件缠绕金属物品的第一部分；以及(c)将金属物品、约束金属部件和第一铜焊化合物的组件加热到高于第一铜焊化合物的固相线温度的温度，以提供带凸缘金属物品，其中，金属物品具有热膨胀系数CTE 1，约束金属部件具有热膨胀系数CTE 2，并且CTE 1大于CTE 2。

根据本发明的另一方面，提供了一种带凸缘金属物品，其包括：(a)包括一定长度的约束金属部件的金属物品的经缠绕的第一部分；以及(b)与约束金属部件以及金属物品的经缠绕的第一部分的表面接触的第一铜焊化合物；其中，金属物品具有热膨胀系数CTE 1，约束金属部件具有热膨胀系数CTE 2，并且CTE 1大于CTE 2。

根据本发明的另一方面，提供了一种带凸缘物品，其包括：(a)连结到陶瓷构件上的带凸缘金属构件，其中，用钼线材缠绕带凸缘金属构件，并且其中，带凸缘金属构件包含镍、铁、钴和铬中的一种或多种；以及(b)与带凸缘金属构件以及钼线材的表面接触的第一铜焊化合物，其中，带凸缘金属构件具有热膨胀系数CTE 1，钼线材具有热膨胀系数CTE 2，并且CTE 1比CTE 2大至少100％。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造包括连结到陶瓷构件上的带凸缘金属构件的物品的方法，其包括：(a)将第一铜焊化合物施用到金属物品的第一部分上；(b)用一定长度的约束金属部件缠绕金属物品的第一部分；(c)将金属物品、约束金属部件和第一铜焊化合物的组件加热到高于第一铜焊化合物的固相线温度的温度，以提供带凸缘金属物品，其中，金属物品具有热膨胀系数CTE 1，约束金属部件具有热膨胀系数CTE 2，并且CTE 1大于CTE 2；(d)使带凸缘金属物品的带凸缘部分与第二铜焊化合物和陶瓷物品接触，使得第二铜焊化合物设置在金属物品的带凸缘部分和陶瓷物品之间；以及(e)将带凸缘金属物品、第二铜焊化合物和陶瓷物品加热到高于第二铜焊化合物的固相线温度的温度，以提供包括连结到陶瓷构件上的带凸缘金属构件的物品。

根据以下详细描述、附图和所附权利要求，本发明的其它实施例、方面、特征与优点对本领域普通技术人员将变得显而易见。

附图说明

当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中：

图1是用于制造本发明的金属凸缘的工艺流程图。

图2是在热处理之前的本发明的组件的横截面图的示意图。

图3是在热处理和形成凸缘之前的、包括圆柱形金属物品、第一铜焊化合物和约束金属部件的本发明的组件的示意图。

图4是在热处理之后的本发明的金属凸缘的横截面图的示意图。