Склокристалічний матеріал

Склокристалічний матеріал для термічного з'єднання високоглиноземної технічної кераміки з Винахід відноситься до склокристалічних матеріалів, придатних для термічного герметичного з'єднання високоглиноземної технічної кераміки з металами, зокрема з металічним титаном, а саме до складів склокристалічних матеріалів з коефіцієнтом ЛІНІЙНОГО термічного розширення в межах (70-75)х107 град , придатністю до багаторазового нагріву до температури не нижче 500-580 °С, з температурою з'єднання кераміки і титану в межах 675-720°С Даний склокристалічний матеріал дозволяє отримувати спаї кераміки з титаном в атмосфері повітря, хоча може бути отриманий у вакуумі і атмосфері інертного газу (аргон, азот, гелій), і може бути використаний для виготовлення конструкційних вузлів у галузі вимірювальної техніки та мікроелектроніки При цьому усувається небезпека інтенсивного наводнення титану в повітрі (якщо температура перевищує 710°С), що погіршує його механічні та фізичні властивості, а також досягається підвищення продуктивності праці та здешевлення склокристалічного матеріалу, за рахунок того, що з'єднання матеріалів відбувається в повітрі, а не в атмосфері інертного газу чи у вакуумі Відоме скло, призначене для термічного з'єднання конструкційних вузлів у мікроелектроніці, що містить S1O2, B2O3, АЬОз, ВаО у наступному співвідношенні (ваг%) SiO2 - 7,5-9,0, В2О3 - 38,0-45,0, АІзОз - 11,0-22,0, ВаО - 32,5-35,0 (АС СССР № 1036694, кл СОЗ С 3/08, опубл 23 08 83) Недоліком відомого скла є мале значення ко титаном, що включає S1O2, B2O3, BaO, MgO, який відрізняється тим, що для досягнення температури отримання спаю 675-708°С і проміжного значення коефіцієнту ЛІНІЙНОГО термічного розширення відносно високоглиноземної кераміки та 7 1 титану (70-75)х10 град він додатково містить NiO, CO2O3 та МоОз при наступному співвідношенні компонентів (ваг %) S1O2 - 8-24, В2О3 - 15-30, ВаО - 20-42, MgO - 10-40, АІ2О3 - 1,510, NiO - 0,1-5,0, СО2О3 - 0,05-5,5, МоО3 - 0,35-7,0 ефіцієнта ЛІНІЙНОГО термічного розширення (58±1х107 град 1 ), яке не дозволяє використовувати його для з'єднання кераміки з титаном Крім того, надто низькою є температура пом'якшення (550-580°С), яка виключає можливість багаторазового нагріву з'єднання до температури 580 °С Найбільш близьким до винаходу за технічною сутністю є склокристалічний матеріал, який використовується для виготовлення діелектричних покриттів і герметичних спаїв з титаном, що містить (ваг %) ситаллоцемент - 85-95, АЬОз - 5-15, причому ситаллоцемент має склад (ваг %) ВаО 31,3-32, MgO - 26,3-28, В2О3 - 25,5-26,5, SiO2 14,3-15,2 (АС СССР № 1330941, кл СОЗ С 8/14, опубл 24 10 84) Недоліком відомого матеріалу є висока температура з'єднання, яка становить 830°С Ця температура є близькою до температури фазового переходу в титані, внаслідок чого відомий матеріал не забезпечує збереження фізичних і механічних властивостей титану при спаюванні Крім того, при високих температурах зростає інтенсивність наводнення титану, що також погіршує його властивості В основу винаходу поставлено завдання розробити склокристалічний матеріал з температурою отримування спаю не вище 720°С в атмосфері повітря та проміжним значенням коефіцієнту ЛІНІЙНОГО термічного розширення відносно високоглиноземної кераміки та титану, а саме (70-75)х107 град 1 СО (О Ю О> ю 59563 Поставлене завдання вирішується таким чином, що склокристалічний матеріал, придатний для термічного з'єднання кераміки з титаном, який включає S1O2, B2O3, BaO, MgO, АЬОз, додатково Компоненти містить NiO, CO2O3 та МоОз при наступному співвідношенні компонентів (ваг %) S1O3 - 8-24, В2О3 SiO2 15-30, ВаО - 20-42, MgO - 10-40, АІ2О3 - 1,5-10, NiO В2О3 - 0,1-5,0, СО2О3 - 0,05-5,5, МоОз - 0,35-7,0 ВаО Процес отримання склокристалічного маMgO теріалу включає наступні операції та технологічні АІ2О3 режими NiO 1) Підготовка шихти із суміші ВІДПОВІДНИХ ОКИСЛІВ (марок «Ч», «ХЧ») у ВІДПОВІДНИХ пропорціях 2) Перемішування суміші (шихти) в агатовому барабані на валковому млині на протязі 40 хвилин 3) Завантаження підготовленої шихти у корундові тиглі об'ємом 0,15л 4) Варіння скла в електричній муфельній печі типу КО-14 з нагрівачами з карбіду кремнію (SiC) в наступному режимі до температури 600°С швидкість зростання температури складає 150 град/год, до температури 1390°С - ЗООград/год, витримка при температурі 1390 °С на протязі 1 години 5) Відливання отриманої скломаси на масивну сталеву плиту для швидкого охолодження З отриманих таким чином охолоджених пластин були виготовлені зразки для вимірювання коефіцієнту ЛІНІЙНОГО термічного розширювання та визначення температури пом'якшення (деформації) цих зразків для отримування спаю Склади синтезованих матеріалів наведені в таблиці 1, а результати визначення їх властивостей - в таблиці 2 Комп'ютерна верстка М Клюкш СО2О3 МоОз Таблиця 1 Вміст компонентів у складі, ваг % II І III 8 10,5 24 ЗО 15 ЗО 20 42 23 40 10 11 10 1,5 1,5 0,1 5,0 1,0 0,05 5,5 0,5 0,35 2,0 7,0 Вимірювання коефіцієнту ЛІНІЙНОГО термічного розширення а проводили на дилатометрі DL-1500 RH (виробництво «Smku-Riko», Японія) Визначення температури пом'якшення Тд проводили на основі графіка залежності видовження склокристалічного матеріалу від температури, отриманого при вимірюванні коефіцієнта а Таблиця 2 Характеристики матеріалу а, 10 ' град ' Тд, °С Значення для різних складів II І III 70,1 74,9 72,0 675 708 698 Із таблиці 2 видно, що одержаний склокристалічний матеріал має коефіцієнт ЛІНІЙНОГО термічного розширення а = (70,1-74,9)х10 7 град 1 і температуру пом'якшення Тд = 675-708°С, що підтверджує досягнення мети винаходу Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна