[发明专利]一种空间用可伐/银金属层状复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及空间用可伐/银金属层状复合材料及其制备方法，复合材料包括：一层Kovar合金箔片；两层纯银箔，由作为面层的纯银箔和作为中间层的Kovar合金箔片构成叠层“三明治”结构，上中下三层之间通过轧制复合形成化学键连接成一体。制备方法，按照纯银箔、Kovar合金箔片和纯银箔的顺序叠成“三明治”结构的组合坯料；将组合坯料进行热轧制复合连接；轧制复合后，在惰性气体气氛下进一步退火处理，退火处理完成后，获得空间用可伐/银金属层状复合材料。本发明的复合材料具有良好的空间环境适应性、导热性、导电性和可焊性，满足空间电子封装应用要求；制作工艺简单、质量稳定可控、操作方便、可实现大面积自动化卷对卷批量生产。

技术领域

本发明涉及航天设备与方法领域，特别涉及一种空间用可伐/银金属层状复合材料及其制备方法 。

背景技术

空间技术发展及昂贵的航天发射成本对航天器正常在轨运行寿命提出新的要求。由于空间环境恶劣，对航天器表面材料的作用复杂多变，长期工作于航天器表面的太阳能电池阵将遭受高能粒子、微流星、空间碎片、原子氧等侵蚀，从而影响飞行器正常在轨运行寿命。

太阳能电池阵是由单体砷化镓太阳能电池通过金属互连串接形成的阵列，目前空间太阳能电池阵上采用的互连金属材料主要为纯银互联片，其空间环境适应性较差，严重制约了航天器在轨飞行寿命。

目前主流的互连片主要有NASA、ESA、JAXA等采用的可伐（Kovar）电镀银、钼基电镀银，国内天津大学、电子科技集团第十八研究所研制的Kovar合金基离子束注入银缓冲层电镀银及银基镀金互连片以及上海空间电源研究所研制的Kovar合金基真空镀银和钼基真空镀银互连片，由于耐原子氧金属或金属合金与银镀层的热物性差异较大，因此，以上所有互连片均需制备缓冲层，以减少二者之间的热力学梯度。近年来，随着电镀技术发展，电镀金属薄膜质量不断提高，但经国内外地面空间环境模拟实验和相关焊接试验验证，耐原子氧金属基电镀银互连片存在镀层纯度低、致密性差、镀层界面结合不牢固、可焊性差等不足，同时电镀本身工艺复杂，环境污染严重；虽然真空镀膜能很好地弥补电镀存在的不足，但真空镀银成本高、不易于大面积生产，镀层致密性相对纯银互连片差。

公告号为102418124A的中国专利“一种可伐合金互联片的镀银方法”，其中，可伐合金基电镀银互连片是在可伐表面预先电镀金属镍、铜作为过渡层，然后再电镀银。这种制备方法由于受限于镀液及工艺影响，电镀银层纯度较低、致密性差，从而导致制备的互连片可焊性差，牢固度差，表面状态易受环境影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间用可伐/银金属层状复合材料及其制备方法，以解决现有Kovar电镀银制备的金属层状复合材料镀层不牢固、致密性差、可焊性差、电镀质量不可控、工艺复杂等问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种空间用可伐/银金属层状复合材料，包括：一层Kovar合金箔片；两层纯银箔，由作为面层的纯银箔和作为中间层的Kovar合金箔片叠层“三明治”结构，上中下三层之间通过轧制复合形成化学键连接成一体。

进一步地，在所述空间用可伐/银金属层状复合材料中，所述Kovar合金箔片的配比为54Fe29Ni17Co。

进一步地，在所述空间用可伐/银金属层状复合材料中，所述Kovar合金箔片的厚度为10~100μm。

进一步地，在所述空间用可伐/银金属层状复合材料中，所述纯银箔的纯度≥99.9%，所述纯银箔的厚度为8~50μm。

进一步地，所述空间用可伐/银金属层状复合材料是用于空间砷化镓太阳能电池串、并联接。