CN109986232A - 一种石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石英玻璃封接用Sn‑Ti‑Cu三元合金焊料。该三元合金焊料的基体为锡，引入的Ti和Cu的重量百分比组分为Ti：0.1%～2.0%、Cu：0.1%～1.0%，引入的O的原子百分比组分为0.05%～4.9%，三元合金焊料中的杂质质量百分比小于等于0.1%。该三元合金焊料的焊接温度范围为650℃～800℃，焊接真空度小于等于5×10‑3Pa。该三元合金焊料在石英玻璃封接过程中不需要助焊剂，简化了石英玻璃封接工艺，提高了石英玻璃封接的真空密封可靠性。该三元合金焊料既可广泛应用于石英玻璃封接，也可应用于石英玻璃、软化温度不低于800℃的以SiO2为主要成分的玻璃、钛材、无氧铜和表面有钛镀层的金属等的相互焊接，尤其适用于制备脉冲氙灯，可使脉冲氙灯的使用寿命和工作可靠性显著提高。

Description

一种石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料
技术领域
本发明属于钎焊焊料技术领域，具体涉及一种石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料。
背景技术
石英玻璃封接用三元合金焊料可广泛应用于电真空设备、电光源、太阳能接收管和锂电池等领域，焊接区具有良好的真空密封性能和较高的结构强度。大功率脉冲氙灯作为大型激光器的泵浦光源具有广泛的应用。在大功率脉冲氙灯制备技术中，如何实现石英玻璃与金属之间的真空密封一直以来是一个技术难点，原因在于石英玻璃与金属的热膨胀系数相差一个数量级，存在较大的封接应力。
目前广泛应用的石英玻璃和金属之间的封接方法是采用若干种过渡玻璃连接石英玻璃和金属，实现应力匹配。这种封接技术要使用氢氧焰加工，生产安全性存在较大隐患，且不易实现机械化和自动化生产。在氙灯制备技术中，采用钼箔封接方法也可实现石英玻璃与金属电极组件的连接，但钼箔导电能力差，这种封接方法仅适用于小功率脉冲氙灯。
中国专利文献库公开了公开号为CN201410307078.8的专利申请，该项专利申请为高温金属封接大功率脉冲氙灯及其制备方法，其公开的石英玻璃和金属电极的封接方法是，首先在石英接管的外表面进行金属Ti 离子注入，使管壁外表面形成一个Ti 离子注入层，在形成Ti 离子注入层的部位镀制金属膜层，最外层选择Ni 层。使用Ag基焊料将镀制了金属层的石英接管的金属层部位与金属薄壁套筒进行焊接。这种石英玻璃与金属之间的封接方法工艺复杂，对设备条件要求高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料。
本发明的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料，其特点是，所述的三元合金焊料的基体为锡，引入的Ti和Cu按照重量百分比组分如下：
Ti：0.1%～2.0%；
Cu：0.1%～1.0%；
引入的O的原子百分比组分为0.05%～4.9%；
所述的三元合金焊料中的杂质质量百分比小于等于0.1%。
进一步，所述的三元合金焊料的基体为锡，引入的Ti和Cu按照重量百分比组分如下：
Ti：0.4%～1.0%；
Cu：0.2%～0.6%；
引入的O的原子百分比组分为0.1%～2.4%；
所述的三元合金焊料中的杂质质量百分比小于等于0.1%。
再进一步，所述的三元合金焊料的基体为锡，引入的Ti和Cu按照重量百分比组分如下：
Ti：0.6%；
Cu：0.4%；
引入的O的原子百分比组分为0.8%。
所述的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料的形状为块体或片状。
所述的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料的焊接温度范围为650℃～800℃，焊接真空度小于等于5×10-3Pa。
本发明的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料在650℃～800℃和真空度小于等于5×10-3Pa环境中能够与石英玻璃发生界面置换反应，形成连续过渡层，封接工艺简单，封接过程洁净无污染，封接区具有极高的真空密封性能和良好的结构强度。
本发明的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料在石英玻璃封接过程中不需要助焊剂，简化了石英玻璃封接工艺，提高了石英玻璃封接的真空密封可靠性。本发明的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料既可广泛应用于石英玻璃封接，也可应用于石英玻璃、软化温度不低于800℃的以SiO2为主要成分的玻璃、钛材、无氧铜和表面有钛镀层的金属等的相互焊接，焊接区有良好的真空密封性能。尤其是，本发明的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料用于制备脉冲氙灯，可使脉冲氙灯的使用寿命和工作可靠性显著提高。
具体实施方式
下面通过实施例详细说明本发明。
以下实施例优先满足Ti：0.1%～2.0%和Cu：0.1%～1.0% Ti的条件，在此基础上选择满足O：0.05%～4.9%的条件的实施方式。
实施例1
本实施例的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料的基体为锡，引入的Ti和Cu按照重量百分比组分为Ti：0.1%，Cu：1.0%，引入的O按照原子百分比组分为O：0.05%。三元合金焊料的熔点为231.9℃。三元合金焊料为厚度为0.2mm的片材。
实施例2
本实施例的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料的基体为锡，引入的Ti和Cu按照重量百分比组分为Ti：2.0%，Cu：0.1%，引入的O按照原子百分比组分为O：4.9%。三元合金焊料的熔点为231.9℃。三元合金焊料为厚度为0.4mm的片材。
实施例3
本实施例的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料的基体为锡，引入的Ti和Cu按照重量百分比组分为Ti：0.4%，Cu：0.2%，引入的O按照原子百分比组分为O：1.9%。三元合金焊料的熔点为231.9℃。三元合金焊料为厚度为0.25mm的片材。
实施例4
本实施例的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料的基体为锡，引入的Ti和Cu按照重量百分比组分为Ti：1.0%，Cu：0.2%，引入的O按照原子百分比组分为O：2.9%。三元合金焊料的熔点为231.9℃。三元合金焊料为厚度为0.25mm的片材。
实施例5
本实施例的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料的基体为锡，引入的Ti和Cu按照重量百分比组分为Ti：0.6%，Cu：0.4%，引入的O按照原子百分比组分为O：0.8%。三元合金焊料的熔点为231.9℃。三元合金焊料为厚度为0.2mm的片材。
本发明不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料，其特征在于，所述的三元合金焊料的基体为锡，引入的Ti和Cu按照重量百分比组分如下：
Ti：0.1%～2.0%；
Cu：0.1%～1.0%；
引入的O的原子百分比组分为0.05%～4.9%；
所述的三元合金焊料中的杂质质量百分比小于等于0.1%。
2.根据权利要求1所述的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料，其特征在于，所述的三元合金焊料的基体为锡，引入的Ti和Cu按照重量百分比组分如下：
Ti：0.2%～1.0%；
Cu：0.2%～0.6%；
引入的O的原子百分比组分为0.1%～2.4%；
所述的三元合金焊料中的杂质质量百分比小于等于0.1%。
3.根据权利要求2所述的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料，其特征在于，所述的三元合金焊料的基体为锡，引入的Ti和Cu按照重量百分比组分如下：
Ti：0.6%；
Cu：0.4%；
引入的O的原子百分比组分为0.8%。
4.根据权利要求1所述的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料，其特征在于，所述的三元合金焊料形状为块体或片状。
5.根据权利要求1所述的石英玻璃封接用Sn-Ti-Cu三元合金焊料，其特征在于，所述的三元合金焊料的焊接温度范围为650℃～800℃，焊接真空度小于等于5×10-3Pa。
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