一種毫米波行波管金剛石輸能窗及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種毫米波行波管輸能窗，具體涉及一種毫米波行波管金剛石輸能窗 及其加工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 毫米波具有高分辨率，高精度，高能量密度，是毫米波雷達(dá)，新型武器，強(qiáng)力電磁干 擾和對(duì)抗的理想毫米波源。輸能窗是毫米波行波管重要組成部件，輸能窗需要降低高頻損 耗，提高導(dǎo)熱能力，現(xiàn)有技術(shù)的輸能窗材質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠理想，輸出效率低，高頻損失嚴(yán) 重，且導(dǎo)熱能力有待提尚。
[0003] 金剛石屬于共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，不含玻璃相，高溫?zé)Y(jié)容易碳化，無(wú)法進(jìn)行常規(guī)的金屬化 工藝。雖然金剛石材料本身強(qiáng)度較高，但由于厚度較薄，無(wú)法承受較高的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，在焊接 過(guò)程中容易炸裂。常規(guī)的焊接工藝無(wú)法焊接密封。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可 提高毫米波輸能窗的熱導(dǎo)率，降低高頻損耗，可較大的提高毫米波行波管的輸出功率和工 作帶寬的毫米波行波管金剛石輸能窗。本發(fā)明另一個(gè)目的是提供能解決金剛石與金屬的焊 接難題的毫米波行波管金剛石輸能窗的加工工藝。
[0005] 技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：
[0006] -種毫米波行波管金剛石輸能窗，它包括：上金屬件，下金屬件，通過(guò)金基焊料焊 接在上金屬件和下金屬件之間的金剛石窗片，所述的金剛石窗片與上金屬件和下金屬件之 間為平面焊接；
[0007] 所述的金剛石窗片的厚度為0? 2±0. 01mm。
[0008] 作為優(yōu)選方案，以上所述的毫米波行波管金剛石輸能窗，所述的金剛石窗片的厚 度為0? 2mm。
[0009] 作為優(yōu)選方案，以上所述的毫米波行波管金剛石輸能窗，所述的金剛石窗片與上 金屬件和下金屬件之間的焊接面寬度為〇. 6_~1_?？杀ＷC氣密性的前提下，減小焊接 面。
[0010] -種毫米波行波管金剛石輸能窗的焊接方法，包括以下步驟：
[0011] 1)將金剛石窗片和金基焊料組裝在上金屬件和下金屬件之間；
[0012] 2)然后送入焊接爐，在真空環(huán)境下進(jìn)行焊接；具體焊接工藝參數(shù)如下：
[0013] a?真空度優(yōu)于 5X 10 3Pa ;
[0014] b?焊接溫度900°C~1050°C，保溫時(shí)間1~5分鐘；
[0015] c?升降溫速率 < 300°C /h ;
[0016] 3)自然降溫后取出。
[0017] 作為優(yōu)選方案，以上所述的毫米波行波管金剛石輸能窗的焊接方法，所述的具體 焊接工藝參數(shù)如下：
[0018] a?真空度為 1 ~5 X 10 3Pa ;
[0019]b?焊接溫度950 °C~1030 °C，保溫時(shí)間2~3分鐘；
[0020] c?升降溫速率 100 ~300 °C /h。
[0021] 從金剛石的特性及制造成本方面考慮，金剛石輸能窗主要應(yīng)用在高頻率毫米波行 波管中，重點(diǎn)降低高頻損耗，提高導(dǎo)熱能力。本發(fā)明通過(guò)CST軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以得到 較好的駐波系數(shù)，可滿足行波管的使用要求的金剛石輸能窗尺寸，優(yōu)選金剛石窗片厚度為 0. 2mm左右。雖然金剛石材料本身強(qiáng)度較高，但由于厚度較薄，無(wú)法承受較高的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，在 焊接過(guò)程中容易炸裂。本發(fā)明通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)篩選焊料和最優(yōu)的焊接工藝，金剛石屬于共價(jià) 鍵結(jié)構(gòu)，不含玻璃相，高溫?zé)Y(jié)容易碳化，無(wú)法進(jìn)行常規(guī)的金屬化工藝。本發(fā)明通過(guò)大量實(shí) 驗(yàn)篩選，優(yōu)選活性金基焊料進(jìn)行焊接，可以將金剛石與金屬件進(jìn)行有效焊接。
[0022] 考慮到輸能窗的焊接溫度和結(jié)構(gòu)的要求，我們對(duì)焊接工藝進(jìn)行了大量反復(fù)試驗(yàn)， 優(yōu)選最佳的焊接真空度，焊接溫度，保溫時(shí)間和升降溫速率，最終獲得最佳焊接工藝條件和 參數(shù)：
[0023] a?真空度優(yōu)于 5X10 3Pa;
[0024] b?焊接溫度900°C~1050°C，保溫時(shí)間1~5分鐘；
[0025] c?升降溫速率 < 300°C /h ;
[0026] 采用本發(fā)明上述優(yōu)選得到的焊接工藝，可以很好的實(shí)現(xiàn)將金剛石與封接合金筒進(jìn) 行焊接，密封性好，未出現(xiàn)炸裂等現(xiàn)象。
[0027] 有益效果：本發(fā)明提供的毫米波行波管金剛石輸能窗及其加工工藝與現(xiàn)有技術(shù)相 比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0028] 本發(fā)明提供的毫米波行波管金剛石輸能窗，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可提高毫米波輸能窗 的熱導(dǎo)率，降低高頻損耗，可提高毫米波行波管的輸出功率和工作帶寬，具有重要的應(yīng)用價(jià) 值。
[0029] 本發(fā)明提供的毫米波行波管金剛石輸能窗的加工方法，工藝設(shè)計(jì)合理，操作性強(qiáng)， 易于工業(yè)化加工生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1為本發(fā)明提供的毫米波行波管金剛石輸能窗的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明 本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各 種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] 如圖1所示，一種毫米波行波管金剛石輸能窗，其特征在于，它包括：上金屬件 (1)，下金屬件（2)，通過(guò)金基焊料焊接在上金屬件（1)和下金屬件（2)之間的金剛石窗片 (3)，所述的金剛石窗片（3)與上金屬件（1)和下金屬件（2)之間為平面焊接；
[0034] 所述的金剛石窗片（3)的厚度為0? 2mm。
[0035] 性能測(cè)試：取本發(fā)明金剛石輸能窗與傳統(tǒng)輸能窗相比，進(jìn)行各項(xiàng)性能測(cè)試，具體的 測(cè)試結(jié)果如表1所示：
[0036] 表1金剛石輸能窗與傳統(tǒng)輸能窗的性能測(cè)試結(jié)果 [00371
[0038] 由以上表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的毫米波行波管金剛石輸能窗具有比其 它輸能窗更加優(yōu)越的性能指標(biāo)。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] -種毫米波行波管金剛石輸能窗的焊接方法，包括以下步驟：
[0041] 1)將金剛石窗片和金基焊料組裝在上金屬件和下金屬件之間；
[0042] 2)然后送入焊接爐，在真空環(huán)境下進(jìn)行焊接；具體焊接工藝參數(shù)如下：
[0043] a?真空度為 1 ~5 X 10 3Pa ;
[0044] b?焊接溫度950°C~1030°C，保溫時(shí)間2~3分鐘；
[0045] c?升降溫速率 100 ~300 °C /h。
[0046] 3)自然降溫后取出。
[0047] 金剛石輸能窗焊接成功后，進(jìn)行相關(guān)可靠性驗(yàn)證工作。將輸能窗部件與封接合金 筒進(jìn)行焊接，封接合金筒下端接排管，與接真空計(jì)的三通焊接起來(lái)，模擬輸能窗在整管的工 作環(huán)境，在排氣臺(tái)進(jìn)行排氣烘烤。
[0048] 試驗(yàn)條件為：
[0049] 熱烘烤參數(shù)：550°C，25h。
[0050] 驗(yàn)證個(gè)數(shù)：5件。
[0051] 通過(guò)排氣烘烤后，開(kāi)烘箱后未發(fā)現(xiàn)漏氣，封離存放10天后，檢測(cè)真空度未變。證明 本發(fā)明焊接得到的金剛石輸能窗密封性能強(qiáng)，可以滿足行波管真空密封的要求?？梢詰?yīng)用 于行波管輸能系統(tǒng)中，可提高高頻率毫米波行波管帶寬、輸出功率。具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0052] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種毫米波行波管金剛石輸能窗，其特征在于，它包括：上金屬件（I)，下金屬件 (2)，通過(guò)金基焊料焊接在上金屬件（1)和下金屬件（2)之間的金剛石窗片（3)，所述的金剛 石窗片（3)與上金屬件（1)和下金屬件（2)之間為平面焊接； 所述的金剛石窗片（3)的厚度為0.2±0. 01mm。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波行波管金剛石輸能窗，其特征在于，所述的金剛石窗 片⑶的厚度為0? 2mm〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波行波管金剛石輸能窗，其特征在于，所述的金剛石窗 片⑶與上金屬件⑴和下金屬件⑵之間的焊接面寬度為〇.6mm~Imm04. 一種毫米波行波管金剛石輸能窗的焊接方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 將金剛石窗片⑶和金基焊料組裝在上金屬件⑴和下金屬件⑵之間； 2) 然后送入焊接爐，在真空環(huán)境下進(jìn)行焊接；具體焊接工藝參數(shù)如下： a. 真空度優(yōu)于5X103Pa; b. 焊接溫度900°C~1050°C，保溫時(shí)間1~5分鐘； c. 升降溫速率< 300°C/h; 3) 自然降溫后取出。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的毫米波行波管金剛石輸能窗的焊接方法，其特征在于，所述 的具體焊接工藝參數(shù)如下： a. 真空度為1~5X103Pa; b. 焊接溫度950°C~1030°C，保溫時(shí)間2~3分鐘； c. 升降溫速率100~300°C/h。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種毫米波行波管金剛石輸能窗及其加工方法，它包括：上金屬件(1)，下金屬件(2)，通過(guò)金基焊料焊接在上金屬件(1)和下金屬件(2)之間的金剛石窗片(3)，金剛石窗片(3)與上金屬件(1)和下金屬件(2)之間為平面焊接；金剛石窗片(3)的厚度為0.2±0.01mm。本發(fā)明提供的毫米波行波管金剛石輸能窗，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可提高毫米波輸能窗的熱導(dǎo)率，降低高頻損耗，可提高毫米波行波管的輸出功率和工作帶寬，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明提供的毫米波行波管金剛石輸能窗的加工方法，工藝設(shè)計(jì)合理，操作性強(qiáng)，易于工業(yè)化加工生產(chǎn)。
【IPC分類】H01J23/36, B23K20/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105185677
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510483944
【發(fā)明人】高志強(qiáng), 梁田, 宋澤淳, 董笑瑜, 周智龍, 劉強(qiáng), 劉穎博, 路興達(dá), 王暉
【申請(qǐng)人】南京三樂(lè)電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年8月7日