【技术实现步骤摘要】
传感器基座及基座钎焊方法
[0001]本专利技术涉及传感器基座
，尤其是涉及一种连接性能稳定的传感器基座及基座钎焊方法。
技术介绍
[0002]Al2O3陶瓷因耐高温、抗腐蚀、耐磨和绝缘性能优异，在航空航天、核能、电子器械等诸多领域得到广泛应用。但陶瓷自身塑性差、脆性高的特点导致了其难以加工成形状复杂的陶瓷构件，也使得其在使用过程中抵抗热应力和冲击载荷的能力差。
[0003]解决此问题的有效方法是将陶瓷与金属连接起来，结合陶瓷强度高、绝缘性好和金属塑性好的特点，获得兼具两种材料各自优异性能的陶瓷
‑
金属复合构件。奥氏体不锈钢的性能可弥补Al2O3陶瓷的缺点，因此，Al2O3陶瓷/不锈钢复合构件，在电子真空器械领域有很大的应用前景。
[0004]陶瓷与金属在化学性质和物理性质上也有很大的差别，使得陶瓷与金属连接存在诸多问题，主要体现在以下两点：
[0005](1)陶瓷和金属难于润湿
[0006]陶瓷材料主要通过离子键或共价键结合，其电子配位稳定，故陶瓷表现出稳定的化学性质，且金属键的金属与离子键或共价键的陶瓷有很难的相容性，使得陶瓷与金属的焊接性很差；陶瓷表面较难被普通钎料润湿。
[0007](2)陶瓷与金属连接接头易产生裂纹
[0008]当采用金属钎料连接陶瓷时，由于两者间热膨胀系数存在较大的差异，如Al2O3陶瓷的热膨胀系数为6.7
×
10
‑6K
‑1，而304不锈钢的热膨胀系数为18.7
×>10
‑6K
‑1，在钎焊冷却过程中，陶瓷、金属各自产生差异较大的膨胀和收缩，在接头处产生较大的热应力；由于陶瓷塑性差、弹性模量高，在接头的陶瓷侧易产生裂纹，此外，陶瓷还存在热导率低、耐热冲击能力弱的缺点，容易在加热冷却过程中在陶瓷内部出现裂纹的问题。
技术实现思路
[0009]本专利技术的专利技术目的是为了克服现有技术中的陶瓷与金属的焊接性很差，陶瓷与金属连接接头易产生裂纹的不足，提供了一种连接性能稳定的传感器基座及基座钎焊方法。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]一种传感器基座，包括呈圆筒状的不锈钢壳体，设于不锈钢壳体内的边缘伸出不锈钢壳体外侧的不锈钢水平圆板，设于不锈钢水平圆板左部的贯穿不锈钢壳体内的上部和下部的阶梯孔，设于阶梯孔上部中的陶瓷块，设于陶瓷块中的与阶梯孔同轴心线的竖孔；阶梯孔包括由上至下直径逐渐减小的第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔，陶瓷块包括竖棒和设于竖棒外周面中部的环形板，环形板和竖棒下部分别位于第一圆孔和第二圆孔中，竖棒上部露出不锈钢水平圆板上表面之外，竖孔贯穿竖棒的上端和下端；陶瓷块通过钎焊与不锈钢壳体固定连接。
[0012]传统传感器基座的金属壳体通常采用橡胶环与陶瓷挤压密封连接，因橡胶环在使用过程易老化，会造成气密件泄漏导致产品报废；
[0013]本专利技术可以有效地消除基座内部部分应力，并利用合理的钎焊工艺辅助缓解内部应力，达到工业使用要求，最终得到的传感器基座可承受19.5MPa的压力，气密检测其泄漏率<10
‑9Pa.m3/s，高低温循环(
‑
50℃
‑
150℃每三个小时为一个循环)可达100次以上不泄露；本专利技术通过全新的工艺控制，使制成的传感器基座具有更高的耐压性，更好的气密性，更长的使用寿命。
[0014]作为优选，竖棒下部的外侧面与第二圆孔的内侧面之间设有30um
‑
100um的间隙。
[0015]作为优选，环形板的下表面与第一圆孔至第二圆孔的台阶面之间设有50um
‑
100um的间距。
[0016]作为优选，环形板和竖棒下部的连接部位呈圆弧形过渡，与环形板和竖棒下部的连接部位相对应的第一圆孔和第二圆孔的连接处设有30
°‑
45
°
的倒角。
[0017]因陶瓷块与不锈钢壳体热胀系数差异较大，为防止在钎焊过程中陶瓷块因内应力过大导致开裂的问题，在不锈钢壳体上设计了30
°‑
45
°
倒角，防止不锈钢壳体收缩过程挤裂陶瓷块，同时设计陶瓷块与不锈钢壳体接触的位置留出间隙，预防陶瓷块焊接之后整体收缩造成陶瓷块开裂。
[0018]一种传感器基座的基座钎焊方法，包括如下步骤：
[0019]步骤1，准备焊件：
[0020]在竖棒下端面和第一圆孔至第二圆孔的台阶面之间放置厚度为80um
‑
120um环形的焊料，在不锈钢水平圆板上放置压块，使压块压住竖棒上端，不锈钢壳体、陶瓷块、焊料和压块构成准备好的焊件；
[0021]步骤2，抽真空：
[0022]将若干个焊件放入真空钎焊炉中，利用真空钎焊炉的三级泵(机械泵、罗茨泵、扩散泵)抽真空，使真空钎焊炉的真空度达到10
‑3Pa以下；
[0023]步骤3，真空钎焊炉开始加热，进行焊前准备；
[0024]步骤4，进行钎焊：
[0025]使真空钎焊炉内的温度从T3升至温度T4，T3的取值范围为740℃
‑
760℃，T4的取值范围为880℃
‑
930℃，3℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T4保持15分钟
‑
30分钟，焊料熔化将陶瓷块和不锈钢壳体连接起来，此阶段为钎焊阶段；
[0026]步骤5，释放内应力：
[0027]步骤5
‑
1，使真空钎焊炉内的温度从T4降至T2，T2的取值范围为590℃
‑
610℃，3℃/min降温，使真空钎焊炉内的温度在T2保持60分钟
‑
120分钟，此阶段为缓慢降温阶段，目的是消除陶瓷块和不锈钢壳体之间的部分内应力；
[0028]步骤5
‑
2，使真空钎焊炉内的温度从T2升至T5，T5的取值范围为870℃
‑
890℃，2℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T5保持30分钟
‑
60分钟，此阶段为热处理阶段，目的是消除陶瓷块、焊料与不锈钢壳体之间的大部分内应力，使内应力重新分布；
[0029]步骤5
‑
3，使真空钎焊炉内的温度从T5降至T6，T6的取值范围为480℃
‑
520℃，3℃/min降温，使真空钎焊炉内的温度在T6保持30分钟
‑
60分钟，此阶段为热处理结束之后缓慢降温，目的是使再结晶的焊料缓慢释放应力；
[0030]步骤6，使真空钎焊炉内的温度从T6降至室温，将各个焊件从真空钎焊炉取出来，钎焊完成。
[0031]作为优选，所述焊料的制备方法包括如下步骤：
[0032]所述焊料由Ag、Cu和Ti组成，焊料中的Ag、Cu和Ti的质量份数比为(23.04
‑
23.52)：(8.93
‑
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种传感器基座，其特征是，包括呈圆筒状的不锈钢壳体(1)，设于不锈钢壳体内的边缘伸出不锈钢壳体外侧的不锈钢水平圆板(2)，设于不锈钢水平圆板左部的贯穿不锈钢壳体内的上部和下部的阶梯孔(21)，设于阶梯孔上部中的陶瓷块(3)，设于陶瓷块中的与阶梯孔同轴心线的竖孔(31)；阶梯孔包括由上至下直径逐渐减小的第一圆孔(211)、第二圆孔(212)和第三圆孔(213)，陶瓷块包括竖棒(32)和设于竖棒外周面中部的环形板(33)，环形板和竖棒下部分别位于第一圆孔和第二圆孔中，竖棒上部露出不锈钢水平圆板上表面之外，竖孔贯穿竖棒的上端和下端；陶瓷块通过钎焊与不锈钢壳体固定连接。2.根据权利要求1所述的传感器基座，其特征是，竖棒下部的外侧面与第二圆孔的内侧面之间设有30um
‑
100um的间隙(4)。3.根据权利要求1所述的传感器基座，其特征是，环形板的下表面与第一圆孔至第二圆孔的台阶面之间设有50um
‑
100um的间距(5)。4.根据权利要求3所述的传感器基座，其特征是，环形板和竖棒下部的连接部位呈圆弧形过渡，与环形板和竖棒下部的连接部位相对应的第一圆孔和第二圆孔的连接处设有30
°
‑
45
°
的倒角(6)。5.一种适用于权利要求1所述的传感器基座的基座钎焊方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1，准备焊件：在竖棒下端面和第一圆孔至第二圆孔的台阶面之间放置厚度为80um
‑
120um环形的焊料，在不锈钢水平圆板上放置压块(7)，使压块压住竖棒上端，不锈钢壳体、陶瓷块、焊料和压块构成准备好的焊件；步骤2，抽真空：将若干个焊件放入真空钎焊炉中，利用真空钎焊炉的三级泵抽真空，使真空钎焊炉的真空度达到10
‑3Pa以下；步骤3，真空钎焊炉开始加热，进行焊前准备；步骤4，进行钎焊：使真空钎焊炉内的温度从T3升至温度T4，T3的取值范围为740℃
‑
760℃，T4的取值范围为880℃
‑
930℃，3℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T4保持15分钟
‑
30分钟，焊料熔化将陶瓷块和不锈钢壳体连接起来；步骤5，释放内应力：步骤5
‑
1，使真空钎焊炉内的温度从T4降至T2，T2的取值范围为590℃
‑
610℃，3℃/min降温，使真空钎焊炉内的温度在T2保持60分钟
‑
120分钟；步骤5
‑
2，使真空钎焊炉内的温度从T2升至T5，T5的取值范围为870℃
‑
890℃，2℃/min升温，使真空钎焊炉内的温度在T5保持30分钟
‑
60分钟；步骤5
‑
3，使真空钎焊炉内的温度从T5降至T6，T6的取值范围为480℃
‑
520℃，3℃/min降温，使真空钎焊炉内的温度在T6保持3...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩勇，石磊，杨学顺，陈凯，祝道波，
申请(专利权)人：浙江亚通焊材有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。