[发明专利]一种钇铁石榴石铁氧体陶瓷与铜的连接方法

说明书

本发明提供一种钇铁石榴石铁氧体陶瓷与铜的连接方法，即选取一定厚度的三氧化二铝陶瓷薄片(纯度95wt.％)作为硬质中间层，先采用金属氧化物钎料，在空气中实现钇铁石榴石铁氧体与三氧化二铝陶瓷薄片的连接，然后采用银‑铜‑钛钎料，在真空中实现三氧化二铝陶瓷薄片的另一侧与铜的连接，从而通过两步法实现钇铁石榴石铁氧体与铜的连接，与现有技术比较，本发明的有益效果在于，本发明采用限定厚度的三氧化二铝陶瓷薄层作为中间层，显著降低接头热应力，提高了钇铁石榴石铁氧体与铜连接的接头强度，且通过硬钎焊代替传统软钎焊及胶粘的方法连接钇铁石榴石铁氧体与铜，大大提高了钇铁石榴石铁氧体/铜接头强度，而且提升了此接头的使用温度。

技术领域

本发明涉及陶瓷与异种材料连接技术领域，具体涉及一种钇铁石榴石铁氧体陶瓷与铜的连接方法。

背景技术

石榴石型铁氧体(其通式为R₃Fe₅O₁₂，R为三价金属离子或稀土族离子)是亚铁磁性的铁氧体材料。而钇铁石榴石铁氧体(钇铁石榴石铁氧体)是石榴石铁氧体的代表性材料，其分子式为Y₃Fe₅O₁₂，该材料因为具有比较优良的电磁性能，在军用及民用雷达等领域得到广泛应用，被各个国家列为国防军事保密材料。铜波导作为雷达信号传输中重要的元部件，其生产工艺一直是雷达生产体系中的重中之重。

钇铁石榴石铁氧体陶瓷作为铜波导中电磁信号转换的关键一环，其与铜的连接是目前限制其高效生产的主要障碍。主要技术难点在于，一方面，由于钇铁石榴石铁氧体自身石榴石等轴晶结构及元素钇较高的稳定性，使大多数钎料无法直接对其润湿,其中包括常用于铜与陶瓷连接的银铜钛钎料，因此限制了其被钎焊连接；另一方面，钇铁石榴石铁氧体的热膨胀系数(13.8×10^-6/℃)较铜的热膨胀系数(16.5×10^-6/℃)低，且钇铁石榴石铁氧体本身机械强度较差，无法抵抗两者直接连接所带来的热应力，使接头在钇铁石榴石铁氧体一侧出现裂纹。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践提出了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种钇铁石榴石铁氧体陶瓷与铜的连接方法，包括以下步骤：

第一步：选取一定厚度的三氧化二铝陶瓷薄片，并称得一定质量的金属氧化物钎料；

第二步：将所述钇铁石榴石铁氧体陶瓷与所述三氧化二铝陶瓷薄片待焊面用1500-2000号砂纸打磨，并用丙酮超声清洗5-15min；

第三步：将所述金属氧化物钎料制成焊膏，并采用一定的加热工艺，在空气中实现所述钇铁石榴石铁氧体与所述三氧化二铝陶瓷薄片待焊面的连接，得到初期连接体；

第四步：将第三步所述连接体与所述铜的待焊面用1500-2000号砂纸打磨，并用丙酮超声清洗10min-15min；

第五步：选取一定质量比的银-铜-钛钎料，并制成焊膏，采用一定的加热工艺，在真空中实现所述连接体与铜的连接，间接实现所述钇铁石榴石铁氧体陶瓷与所述铜的连接。

较佳的，第一步所述三氧化二铝陶瓷薄片的厚度是250μm-1mm。

较佳的，第三步所述金属氧化物钎料包括氧化铜、二氧化钛和金属银。

较佳的，所述氧化铜的摩尔百分比为4％-16％，所述二氧化钛的摩尔百分比为1％-4％，余量为所述金属银。

较佳的，所述氧化铜与所述二氧化钛的摩尔比是4:1。

较佳的，所述金属氧化物钎料的制备方法是，秤取一定质量的所述氧化铜粉、所述二氧化钛粉和所述银粉，混粉后在行星式球磨机上球磨3-5小时。