Керамічний припій для паяння вогнетривких виробів

Винахід належить до технології виробництва вогнетривких виробів і може бути використаний для одержання вогнетривких виробів (вузлів) складної конфігурації методом паяння з окремих деталей. Відомий склад керамічного припою, що вміщує окис кремнію (SiO2) – 58%, окис кальцію (СаО) – 15%, окис алюмінію (AI 2O3) – 10%(мас.) з різними додатками [В.А. Преснов, М.В. Любимов. Керамика и ее спаи с металлами в технике. — Атомиздат, Москва, 1969, — с.128]. Однак, цей склад не забезпечує достатню механічну міцність спая, що не дозволяє одержати вироби складної конфігурації, у тому числі довгомерні з декількох деталей. Найбільш близький за технічною суттю та досягаємими результатами до гаданого винаходу є припій, що містить SiO2, СаО, AI 2O3, додаток металу із групи Mn, Fe, Co, Cr [а.с. СССР № 374133 від 20.03.1973, М.Кл. 23K 35/00]. Недоліком цього складу є висока температура паяння – більш як 1200°С, невисока величина межі міцності на згин – менш як 125 H/мм2, мала термічна стійкість – 120 циклів (600°С повітря). В основу винаходу поставлена задача створення керамічного припою для виготовлення довгомірних та складної конфігурації керамічних виробів методом паяння з окремих деталей, у якому додаткове введення V2O5 та РbО забезпечує зниження температур паяння, підвищення міцності та термічної надійності спая, внаслідок чого створюється можливість виготовлення високоякісної конструкційної кераміки складної конфігурації. Ця задача вирішується тим, що до керамічного припою для пайки вогнетривких виробів, який складається із SiO2, СаО, AI 2O3 та додатка металу із групи Mn, Fe, Co, Cr, відповідно до винаходу, додатково вводиться V2O5 та РbО при такому співвідношенні компонентів (%/мас.): SiO2 45 – 58 СаО 15 – 25 AI 2O3 10 – 13 Додаток металу із групи Mn, Fe, Co, Cr 1–3 V2O5 6–9 РbО 6–9 Відміною гаданого винаходу є введення V2O5 та РbО у заданій кількості. Для з'єднання кераміки з керамікою методом паяння важливу роль відіграє склад утворених евтектичних з'єднань. Додаткове введення V2O5 та РbО забезпечує утворення евтектичного складу з більш низькою температурою плавлення , який має хорошу адгезію до з'єднуваної корундової кераміки. Це сприяє підвищенню пластичності спая і приводить до релаксації виникаючих напруг. При цьому забезпечується герметичність з'єднання, висока його міцність та термостійкість. Застосування кераміки у виді довгомірних до 2м виробів, з'єднаних із окремих деталей пропонованим припоєм, гарантує захист електрода термоперетворювача у агрегатах при високих температурах. Припій для паяння готували у лабораторії ВАТ "УкрНДІВ" по запропонованому складу та прототипу таким чином. Суміш окислів SiO2, СаО, AI 2O3 з одним із металів групи Mn, Fe, Co, Cr у заданих кількостях завантажують у млин, подрібнюють на протязі 72 годин до середнього розміру зерен суміші менш як 3мкм До одержаної суміші додають V2O5 та РbО. додатково переміщують на протязі 6 годин. Після цього одержаний припій у вигляді пасти наносять на поверхні, що з'єднуються. Паяння проводять при температурі 850 – 910°С. Механічну міцність спаїв із застосуванням виготовленого припою визначають на зразках у вигляді корундових трубок діаметром 10мм, товщиною стінки 1,5мм та довжиною 36мм. Торцеві поверхні обробляють до 6 класу шорсткості і наносять на них припій, після чого з’єднують трубки, нагрівають до 900°С. Витримування при температурі паяння 15 хвилин. Механічну міцність на вигин паяних зразків визначають за 4-х точечною схемою на розривній машині. Термостійкість визначають шляхом нагрівання і охолоджування зразків у режимі 20 – 600 – 20°С на повітрі до втрати герметичності. Були виготовлені зразки і вироби, у тому числі з вигляді труб довжиною до 2м та товщиною стінки 2,5 – 3мм із 2 – 3 окремих деталей. Гаданий винахід ілюструється прикладами, наведеними у таблиці. Як витікає із таблиці , механічна міцність і термостійкість гаданого складу припою у порівнянні з прототипом підвищується у півтора рази, а температура паяння знижується на 25%. Впровадження гаданого винаходу припою планується на дослідному виробництві ВАТ "УкрНДІВ" у 1998 році.