[发明专利]一种石英玻璃光窗及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石英玻璃光窗的制备方法，所述制备方法是将石英玻璃依次经清洗、烘干、封接面金属化处理后，然后将封接面金属化处理后的石英玻璃与金属零件组装后进行真空钎焊封接。本发明可以实现石英玻璃与金属零件的一次性封接成功，具有很高的物理粘接强度和气密性，同时工艺重复性好，可以实现批量生产。

技术领域

本发明属于光窗技术领域，具体涉及一种石英玻璃光窗及其制备方法。

背景技术

石英玻璃具有耐高温、低的介电损耗，能抵抗电子轰击和原子辐射，并有非常高的电击穿强度，是某些超高频电子器件比较理想的能量输出窗材料；此外，石英玻璃有很好的透明性，对红外线和紫外线有很高的透射率，化学稳定好，可用于电光源和激光器件中；同时，石英玻璃也是热稳定性优良的高温材料，可以制作宇宙飞行器的窥视光窗等。

但是石英玻璃的膨胀系数很低，没有任何一种金属能与它匹配，石英玻璃的抗张强度又很低，这就使石英玻璃与金属的封接变得十分困难。目前，石英玻璃与金属的封接常常采用环氧物质粘接、过渡玻璃接头，直接熔封等方法。这些方法虽然能达到一定程度的气密性封接，但是各有缺点。如环氧物质粘接容易老化，不能保证长期气密；过渡玻璃接头，精度低，强度差，工艺繁杂难于掌握；直接熔封，金属件的几何尺寸受到很大限制，气密性和耐热冲击性能都差。这样如果能发明一种新的石英玻璃与金属件封接的方法，显然是有意义的。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种石英玻璃光窗及其制备方法，目的是实现石英玻璃与金属零件的一次性封接成功，同时具有很高的物理粘接强度和气密性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种石英玻璃光窗的制备方法，所述制备方法是将石英玻璃依次经清洗、烘干、封接面金属化处理后，然后将封接面金属化处理后的石英玻璃与金属零件组装后进行真空钎焊封接。

所述封接面金属化处理的方法是在石英玻璃封接面涂覆钛粉膏剂，涂覆好后进行烘干处理，烘干的温度为80～100℃，所述钛粉膏剂为钛粉与硝棉溶液的混合物，钛粉与硝棉溶液的质量体积比为1g:13～15ml。

优选的，钛粉的纯度达到99.7％以上，粒度在270～360目之间，粒度细些，有利于膏剂涂覆。

所述钛粉膏剂的制备方法是将配方量的钛粉倒入球磨罐中，并量取配方量的硝棉溶液导入球磨罐中，将球磨罐口盖上，设置球磨机转速250～300转/分钟，球磨1～2小时即可。硝棉溶液配制可以参照电真空工艺文献中的方法配置。

所述石英玻璃封接面涂覆钛粉膏剂的厚度为20～50μm。

所述清洗的方法是先将石英玻璃依次浸泡于汽油、丙酮中去油，之后将石英玻璃进行表面酸洗，然后水洗去除石英玻璃表面的酸液。

所述酸洗的方法是将石英玻璃在氢氟酸中浸泡1～2min。

所述烘干是将石英玻璃用酒精脱水后放入烘箱烘干，烘箱的温度设置为80～100℃。

金属零件的材质选用具有良好塑性的金属或者膨胀系数较低的瓷封合金金属。优选的，所述金属零件的材质采用无氧铜或可伐合金。无氧铜牌号为Tu1，可伐合金牌号为4J34。

所述石英玻璃与金属零件组装后，在待焊接的缝隙处放置有银-铜焊料，所述真空钎焊的工艺方法是将石英玻璃与金属零件组装好的组件放入真空炉中，当真空达到3×10^-5mmHg以上时，开始升温，升温速率控制在6～15℃/分钟，封接温度达到820～830℃时，保温3～5分钟即可。

石英玻璃光窗质量检测：用氦气质谱检漏仪器检验石英玻璃光窗的钎焊质量，石英玻璃光窗气密性能达到漏气速率Q≤10^-10mmHg升/秒，并能通过200～500℃至室温三次热冲击试验即可判断石英玻璃光窗质量合格。