本发明涉及一种用于陶瓷/金属钎焊的钎料及钎焊方法，属于焊接技术领域。
背景技术：
陶瓷/金属钎焊是指陶瓷与金属母材之间的钎料在高温下熔化，其中的活性组元与陶瓷原料发生化学反应，形成稳定的反应梯度层，使两种材料结合在一起。
陶瓷/金属钎焊一般分为间接钎焊和直接钎焊。其中直接钎焊法是在钎料中加入活性元素，如过渡金属Ti，Zr，Hf，Nb，Ta等，通过化学反应使陶瓷表面发生分解，形成反应层。反应层主要由金属与陶瓷的化合物组成，这些产物大部分情况下表现出与金属相同的结构，因此可以被熔化的金属润湿。然而现有陶瓷和金属的连接过程中，依赖含有铅锡等低熔点金属和有机物，焊接强度低，清洁度差，这些都是电真空器件所不允许的缺陷，并且这种钎料不适用于高真空、高功率微波器件中。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种用于陶瓷/金属钎焊的钎料、其钎料的制备方法以及陶瓷/金属钎焊方法。
本发明一方面提供一种用于陶瓷/金属钎焊的钎料，包括以下重量百分比的0.5～5％的氧化铁粉、0.5～5％的钛粉、60～85％的铜粉、15～35％的银粉。
根据本发明的一实施方式，所述钎料包括以下重量百分比的1～2.5％的氧化铁粉、1～2.5％的钛粉、70～75％的铜粉、18～25％的银粉。
本发明另一方面提供一种用于陶瓷/金属钎焊的钎料的制备方法，包括以下步骤：S1粉剂准备：按比例称取氧化铁粉、钛粉、铜粉、银粉；以及S2膏剂的配制：将称取的所述粉剂置于球磨瓶中，分别量取硝化棉溶液乙酸丁酯，注入球磨瓶中球磨。
根据本发明的一实施方式，所述氧化铁粉、钛粉、铜粉、银粉的粒度小于5微米。
根据本发明的一实施方式，所述S2步骤中所述硝化棉溶液占所述粉剂的重量百分比是0.6％，所述乙酸丁酯占所述粉剂的重量百分比是0.5％。
根据本发明的另一实施方式，所述S2步骤中所述球磨时间为100小时以上。
本发明另一方面提供一种陶瓷/金属钎焊方法，包括以下步骤：S1钎料的制备：如权利要求4-7任一所述方法制备所述钎料；S2陶瓷件和金属件的焊前准备：清洗所述陶瓷件和金属件，备用；将清洗好的所述陶瓷件的待焊接面溅射一层钛金属膜；S3所述钎料的涂覆：将已配制好的钎料，均匀的涂覆在所述陶瓷件的钛金属膜上；S4预焊接组件的形成：所述金属件的待焊接面与所述陶瓷件的涂覆有所述钎料面接触形成预焊接组件；以及S5焊接：将所述预焊接组件置于真空炉中，控制所述真空炉内温度为800～820℃，进行焊接。
根据本发明的一实施方式，所述陶瓷是铁氧体陶瓷，所述金属是铜。
根据本发明的另一实施方式，所述膜层厚度是2至3微米。
根据本发明的另一实施方式，在S4步骤中预焊接组件在所述真空炉中保温时间是45～120分钟。
本发明的用于陶瓷/金属钎焊的钎料提高了焊接强度，并且本发明的钎料不含有机物质及低熔点金属，因此常温或工作状态时不会出现有机物质和低熔点金属的挥发污染，与现有钎料相比提高了清洁度，并且能够用于高真空、高功率微波器件中。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1是本发明的陶瓷/金属钎焊方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。
制备钎料
实施例1
a)粉剂准备：称取粒度小于5微米的氧化铁粉0.5g；纯度在95％以上、粒度小于5微米的钛粉0.5g；纯度在98％以上、粒度小于5微米的铜粉84.0g；纯度在99％以上，粒度小于15微米的银粉15.0g。
b)膏剂的配制：将称量好的粉剂置于球磨瓶中，分别量取占粉剂的重量百分比0.6％的硝化棉溶液和重量百分比0.5％的乙酸丁酯注入球磨瓶中，加入玛瑙球，压紧瓶盖，球磨100小时以上。
实施例2
a)粉剂准备：称取粒度小于5微米的氧化铁粉1.5g；纯度在95％以上、粒度小于5微米的钛粉1.5g；纯度在98％以上、粒度小于5微米的铜粉77g；纯度在99％以上，粒度小于5微米的银粉20.0g。
b)膏剂的配制：将称量好的粉剂置于球磨瓶中，分别量取占粉剂的重量百分比0.6％的硝化棉溶液和重量百分比0.5％的乙酸丁酯注入球磨瓶中，加入玛瑙球，压紧瓶盖，球磨100小时以上。
实施例3
a)粉剂准备：称取粒度小于5微米的氧化铁粉2.0g；纯度在95％以上、粒度小于5微米的钛粉2.0g；纯度在98％以上、粒度小于5微米的铜粉73.5g；纯度在99％以上，粒度小于5微米的银粉22.5g。
b)膏剂的配制：将称量好的粉剂置于球磨瓶中，分别量取占粉剂的重量百分比0.6％的硝化棉溶液和重量百分比0.5％的乙酸丁酯注入球磨瓶中，加入玛瑙球，压紧瓶盖，球磨100小时以上。
实施例4
a)粉剂准备：称取粒度小于5微米的氧化铁粉2.5g；纯度在95％以上、粒度小于5微米的钛粉2.5g；纯度在98％以上、粒度小于5微米的铜粉75.0g；纯度在99％以上，粒度小于5微米的银粉20.0g。
b)膏剂的配制：将称量好的粉剂置于球磨瓶中，分别量取占粉剂的重量百分比0.6％的硝化棉溶液和重量百分比0.5％的乙酸丁酯注入球磨瓶中，加入玛瑙球，压紧瓶盖，球磨100小时以上。
实施例5
a)粉剂准备：称取粒度小于5微米的氧化铁粉3.25g；纯度在95％以上、粒度小于5微米的钛粉3.25g；纯度在98％以上、粒度小于5微米的铜粉75.0g；纯度在99％以上，粒度小于5微米的银粉18.5g。
b)膏剂的配制：将称量好的粉剂置于球磨瓶中，分别量取占粉剂的重量百分比0.6％的硝化棉溶液和重量百分比0.5％的乙酸丁酯注入球磨瓶中，加入玛瑙球，压紧瓶盖，球磨100小时以上。
实施例6
a)粉剂准备：称取粒度小于5微米的氧化铁粉5.0g；纯度在95％以上、粒度小于5微米的钛粉3.25g；纯度在98％以上、粒度小于5微米的铜粉60.0g；纯度在99％以上，粒度小于5微米的银粉30.0g。
b)膏剂的配制：将称量好的粉剂置于球磨瓶中，分别量取占粉剂的重量百分比0.6％的硝化棉溶液和重量百分比0.5％的乙酸丁酯注入球磨瓶中，加入玛瑙球，压紧瓶盖，球磨100小时以上。
钎焊
S1钎料的制备：
实施例1-6制备的钎料。
S2陶瓷件和金属件的焊前准备：
(1)陶瓷件的焊前准备
陶瓷件以铁氧体陶瓷为例。本领域技术人员可以理解陶瓷件还可以是其他陶瓷，本实施例的铁氧体陶瓷并不意在限定本发明。选取长110毫米宽16毫米厚度6毫米的长方体铁氧体陶瓷件。将铁氧体陶瓷件两端磨加工为45度倾角，焊接面磨加工为平整光洁的表面，平面度为0.1，粗糙度为0.8。
然后将加工好的铁氧体陶瓷件去油、酸洗、去离子水清洗、干燥后备用。
最后，对铁氧体陶瓷件镀膜。采用真空磁控溅射法，在已清洗好的铁氧体的待焊接面，均匀溅射一层钛金属膜，膜层厚度为2至3微米。用洁净的白色包装纸包装备用。
(2)金属件的焊前准备
金属件以无氧铜板为例。本领域技术人员可以理解金属件还可以是其他金属，只要是适于与相应陶瓷相匹配的金属件即可，本实施例的铜板并不意在限定本发明。选取宽30毫米、长150毫米、厚5毫米的长方体无氧铜铜板。将铜板的待焊接面加工成平整光洁的表面，并且与待焊接面相对的表面也应尽量加工平整，尽量保证与待焊接表面平行。
用常温金属清洗剂溶液去油，用10％硫酸清洗液酸洗，铬酸钝化，最后用洁净的去离子水清洗，干燥后备用。
本发明的优点是：首次实现了脆性材料铁氧体直接与大膨胀系数的无氧铜的高温真空牢固连接。这就算在95％氧化铝陶瓷与金属的封接中，也没有这样与这样厚的无氧铜板直接封接的先例。
铁氧体焊接后的抗拉强度远远大于铁氧体材料本身的抗折强度，并且高的清洁度和工作状态下的不挥发有害物质，保证了铁氧体的性能不受影响。
S3钎料的涂覆：
取出已镀膜的铁氧体，用浸满无水乙醇的绸布，仔细擦洗待焊接的铁氧体表面。
将已配制好的钎料，均匀的涂覆在陶瓷件的钛金属膜上。
S4预焊接组件的形成：
将铜板的待焊接面与铁氧体陶瓷件的涂覆有钎料面接触形成预焊接组件。
S5焊接：
将预焊接组件置于真空炉中，关上炉门。启动升温曲线。控制所述真空炉内温度为800～820℃，进行焊接。预焊接组件在真空炉中保温时间30～80分钟
检验结果
检测用实施例1-6的焊料完成铁氧体陶瓷件和铜板焊接的焊接件。通过肉眼检查铁氧体全部完好，没有裂缝和破损；铁氧体套瓷件和无氧铜板焊缝均不存在缝隙。摇动和用手轻掰，焊接件全部焊接牢靠，没有分开。
本发明的钎料适于超真空、高功率微波器件，例如适于真空泄露率小于2×10-10乇·升/秒的超真空器件中，兆瓦级以上的高功率微波器件中。填补了该领域的空白。
通过以上实施例可以看出本发明的焊料，提高了陶瓷/金属焊接强度。并且本发明的钎料不含有机物质及低熔点金属，因此常温或工作状态时不会出现有机物质和低熔点金属的挥发污染，与现有钎料相比提高了清洁度。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。