一种毫米波行波管金刚石输能窗及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种毫米波行波管金刚石输能窗及其加工方法，它包括：上金属件(1)，下金属件(2)，通过金基焊料焊接在上金属件(1)和下金属件(2)之间的金刚石窗片(3)，金刚石窗片(3)与上金属件(1)和下金属件(2)之间为平面焊接；金刚石窗片(3)的厚度为0.2±0.01mm。本发明专利技术提供的毫米波行波管金刚石输能窗，结构设计合理，可提高毫米波输能窗的热导率，降低高频损耗，可提高毫米波行波管的输出功率和工作带宽，具有重要的应用价值。本发明专利技术提供的毫米波行波管金刚石输能窗的加工方法，工艺设计合理，操作性强，易于工业化加工生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种毫米波行波管输能窗，具体涉及一种毫米波行波管金刚石输能窗 及其加工工艺。
技术介绍
毫米波具有高分辨率，高精度，高能量密度，是毫米波雷达，新型武器，强力电磁干 扰和对抗的理想毫米波源。输能窗是毫米波行波管重要组成部件，输能窗需要降低高频损 耗，提高导热能力，现有技术的输能窗材质和结构设计不够理想，输出效率低，高频损失严 重，且导热能力有待提尚。 金刚石属于共价键结构，不含玻璃相，高温烧结容易碳化，无法进行常规的金属化 工艺。虽然金刚石材料本身强度较高，但由于厚度较薄，无法承受较高的结构应力，在焊接 过程中容易炸裂。常规的焊接工艺无法焊接密封。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种结构设计合理，可 提高毫米波输能窗的热导率，降低高频损耗，可较大的提高毫米波行波管的输出功率和工 作带宽的毫米波行波管金刚石输能窗。本专利技术另一个目的是提供能解决金刚石与金属的焊 接难题的毫米波行波管金刚石输能窗的加工工艺。 技术方案：为了实现以上目的，本专利技术所采取的技术方案为： -种毫米波行波管金刚石输能窗，它包括：上金属件，下金属件，通过金基焊料焊 接在上金属件和下金属件之间的金刚石窗片，所述的金刚石窗片与上金属件和下金属件之 间为平面焊接； 所述的金刚石窗片的厚度为0? 2±0. 01mm。 作为优选方案，以上所述的毫米波行波管金刚石输能窗，所述的金刚石窗片的厚 度为0? 2mm。 作为优选方案，以上所述的毫米波行波管金刚石输能窗，所述的金刚石窗片与上 金属件和下金属件之间的焊接面宽度为〇. 6_~1_。可保证气密性的前提下，减小焊接 面。 -种毫米波行波管金刚石输能窗的焊接方法，包括以下步骤： 1)将金刚石窗片和金基焊料组装在上金属件和下金属件之间； 2)然后送入焊接炉，在真空环境下进行焊接；具体焊接工艺参数如下： a?真空度优于 5X 10 3Pa ; b?焊接温度900°C~1050°C，保温时间1~5分钟； c?升降温速率 < 300°C /h ; 3)自然降温后取出。 作为优选方案，以上所述的毫米波行波管金刚石输能窗的焊接方法，所述的具体 焊接工艺参数如下： a?真空度为 1 ~5 X 10 3Pa ;b?焊接温度950 °C~1030 °C，保温时间2~3分钟； c?升降温速率 100 ~300 °C /h。 从金刚石的特性及制造成本方面考虑，金刚石输能窗主要应用在高频率毫米波行 波管中，重点降低高频损耗，提高导热能力。本专利技术通过CST软件进行优化设计，以得到 较好的驻波系数，可满足行波管的使用要求的金刚石输能窗尺寸，优选金刚石窗片厚度为 0. 2mm左右。虽然金刚石材料本身强度较高，但由于厚度较薄，无法承受较高的结构应力，在 焊接过程中容易炸裂。本专利技术通过大量实验筛选焊料和最优的焊接工艺，金刚石属于共价 键结构，不含玻璃相，高温烧结容易碳化，无法进行常规的金属化工艺。本专利技术通过大量实 验筛选，优选活性金基焊料进行焊接，可以将金刚石与金属件进行有效焊接。 考虑到输能窗的焊接温度和结构的要求，我们对焊接工艺进行了大量反复试验， 优选最佳的焊接真空度，焊接温度，保温时间和升降温速率，最终获得最佳焊接工艺条件和 参数： a?真空度优于 5X10 3Pa; b?焊接温度900°C~1050°C，保温时间1~5分钟； c?升降温速率 < 300°C /h ; 采用本专利技术上述优选得到的焊接工艺，可以很好的实现将金刚石与封接合金筒进 行焊接，密封性好，未出现炸裂等现象。 有益效果：本专利技术提供的毫米波行波管金刚石输能窗及其加工工艺与现有技术相 比具有以下优点： 本专利技术提供的毫米波行波管金刚石输能窗，结构设计合理，可提高毫米波输能窗 的热导率，降低高频损耗，可提高毫米波行波管的输出功率和工作带宽，具有重要的应用价 值。 本专利技术提供的毫米波行波管金刚石输能窗的加工方法，工艺设计合理，操作性强， 易于工业化加工生产。【附图说明】 图1为本专利技术提供的毫米波行波管金刚石输能窗的结构示意图。【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明 本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各 种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 实施例1 如图1所示，一种毫米波行波管金刚石输能窗，其特征在于，它包括：上金属件 (1)，下金属件（2)，通过金基焊料焊接在上金属件（1)和下金属件（2)之间的金刚石窗片 (3)，所述的金刚石窗片（3)与上金属件（1)和下金属件（2)之间为平面焊接； 所述的金刚石窗片（3)的厚度为0? 2mm。 性能测试：取本专利技术金刚石输能窗与传统输能窗相比，进行各项性能测试，具体的 测试结果如表1所示： 表1金刚石输能窗与传统输能窗的性能测试结果 [00371 由以上表1的实验结果表明，本专利技术提供的毫米波行波管金刚石输能窗具有比其 它输能窗更加优越的性能指标。 实施例2 -种毫米波行波管金刚石输能窗的焊接方法，包括以下步骤： 1)将金刚石窗片和金基焊料组装在上金属件和下金属件之间； 2)然后送入焊接炉，在真空环境下进行焊接；具体焊接工艺参数如下： a?真空度为 1 ~5 X 10 3Pa ; b?焊接温度950°C~1030°C，保温时间2~3分钟； c?升降温速率 100 ~300 °C /h。 3)自然降温后取出。 金刚石输能窗焊接成功后，进行相关可靠性验证工作。将输能窗部件与封接合金 筒进行焊接，封接合金筒下端接排管，与接真空计的三通焊接起来，模拟输能窗在整管的工 作环境，在排气台进行排气烘烤。 试验条件为： 热烘烤参数：550°C，25h。 验证个数：5件。 通过排气烘烤后，开烘箱后未发现漏气，封离存放10天后，检测真空度未变。证明 本专利技术焊接得到的金刚石输能窗密封性能强，可以满足行波管真空密封的要求。可以应用 于行波管输能系统中，可提高高频率毫米波行波管带宽、输出功率。具有重要的应用价值。 以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人 员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本专利技术的保护范围。【主权项】1. 一种毫米波行波管金刚石输能窗，其特征在于，它包括：上金属件（I)，下金属件 (2)，通过金基焊料焊接在上金属件（1)和下金属件（2)之间的金刚石窗片（3)，所述的金刚 石窗片（3)与上金属件（1)和下金属件（2)之间为平面焊接； 所述的金刚石窗片（3)的厚度为0.2±0. 01mm。2. 根据权利要求1所述的毫米波行波管金刚石输能窗，其特征在于，所述的金刚石窗 片⑶的厚度为0? 2mm〇3. 根据权利要求1所述的毫米波行波管金刚石输能窗，其特征在于，所述的金刚石窗 片⑶与上金属件⑴和下金属件⑵之间的焊接面宽度为〇.6mm~Imm04. 一种毫米波行波管金刚石输能窗的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 将金刚石窗片⑶和金基焊料组装在上金属件⑴和下金属件⑵之间； 2) 然后送入焊接炉，在真空环境下进行焊接；具体焊接工艺参数如下： a. 真空度优于5X103Pa;本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种毫米波行波管金刚石输能窗，其特征在于，它包括：上金属件(1)，下金属件(2)，通过金基焊料焊接在上金属件(1)和下金属件(2)之间的金刚石窗片(3)，所述的金刚石窗片(3)与上金属件(1)和下金属件(2)之间为平面焊接；所述的金刚石窗片(3)的厚度为0.2±0.01mm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高志强，梁田，宋泽淳，董笑瑜，周智龙，刘强，刘颖博，路兴达，王晖，
申请(专利权)人：南京三乐电子信息产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32