Спосіб холодного паяння-зварювання неметалевих матеріалів з металами

Спосіб холодного зварювання-паяння неметалевих матеріалів з металами, що полягає у по передній обробці та металізації поверхонь, зварюванні під тиском контактуючих металізованих поверхонь, який відрізняється тим, що металізація поверхонь деталей, що з'єднуються, здійснюється наплавленням ІНДІЮ необхідної товщини 1-1,5мм методом активного паяння у вакуумі, механічно обробляють наплавлений шар до утворення однакових фігурних металізованих шарів, які мають форму рівностороннього трикутника у перерізі, а процес кінцевого з'єднання виконують тиском на повітрі або у вакуумі Винахід належить до зварювання тиском і може бути застосований у лазерній та вакуумній техніці, електронному та оптичному приладобудуванні Спосіб холодного складання вузлів та корпусів приладів часто буває єдиним можливим, коли треба надійно та герметично скласти прилад, що містить електронні схеми та ІНШІ комплектуючі, які не допускають скільки-небудь значного нагріву Інша важлива якість холодного з'єднання неметалевих матеріалів з металами полягає в меншому рівні залишкових напружень у неметалевій деталі в порівнянні зі звичайним паянням із застосуванням нагріву Низький рівень залишкових напружень у неметалевій деталі особливо важливий для лазерних та оптичних пристроїв високої якості (1,5кВт) та проведення процесу самого з'єднання в ультрависокому вакуумі (10 -И0 8 Па) Найбільш близьким аналогом до запропонованого є "Спосіб холодного зварювання тиском різнорідних матеріалів" (а с СРСР №1447610 А1, В 23 К 20/00, Бюл №48 від ЗО 12 88), який використано як прототип Суттю цього винаходу є те, що на попередньо оброблені у вакуумі поверхні, що з'єднуються, наносять металеві покриття та притискують їх одну до одної Матеріалом покриття можуть бути свинець, олово або їх сплави Недоліком вибраного прототипу є дуже тонкі металізовані шари (долі МКМ), ЩО не можуть повною мірою релаксувати залишкові напруження в неметалевій деталі, та ще й метали для металізації (Pb, Sn, сплави Pb-Sn) хоч і є досить пластичними, але все одно створюють деякі напруження в з'єднанні Варто також зважити на досить складну операцію очищення з'єднуємих поверхонь з застосуванням тліючого розряду у вакуумі, дуже малий проміжок часу між нанесенням металізаційних плівок та моментом їх контактування (не більш, як 3 хв), а також на досить складну процедуру з'єднання деталей Ця процедура потребує у середовищі високого вакууму в закритому вакуумному об'ємі маніпулювання деталями, а саме переміщення, приведення їх у контакт та ш для чого необхідні спеціальні складні пристрої (маніпулятори та ш) та вимагає проведення процесу у вакуумі (104Па) та ще потрібне дотримання суворо паралельного Переважна КІЛЬКІСТЬ ВІДОМИХ способів холод ного зварювання стосується зварювання металів Що до холодного зварювання неметалевих матеріалів з металами відомий спосіб з'єднання металевих та неметалевих матеріалів способом активації з'єднуємих поверхонь (Tadamoto Suga / UHV Room Temperature Joining by the Surface Activated Bonding Method // Ceramics Getting into the 2000's Proceeding of the World Ceramics Congress, part of the 9th CIMTEC-World Ceramics Congress and Forum on New Materials Florence, Italy, June 14-19, 1998 - Faenza, Techna -1999p 1079-1089) Недоліком цього способу є проведення активації поверхонь, що з'єднуються, випромінюванням швидких атомів аргону при високій напрузі 1 CO (О о (О 60637 порошку титану, розведеного на біндері (органічдотику з єднуємих поверхонь ний клей), підсушували його, зверху клали індієве Задачею винаходу "Спосіб холодного паяннякільце товщиною 0 5-1,0мм і виконували металізазварювання неметалевих матеріалів з металами" цію у вакуумі 5x10 Па при температурі 600°С проє забезпечення кінцевого складання корпусів та тягом Юхв Відповідну площу алюмінієвого ковпавузлів лазерних, електронних та інших приладів чка металізували ІНДІЄМ на повітрі за допомогою при кімнатній температурі, покращення якості з'єдультразвукового паяльника при температурі 160нань та спрощення операції складання приладів та 180°С Потім металізовані таким чином поверхні потрібного для цього устаткування механічно обробляли для придания металізоваЗадача винаходу спосіб холодного зварюванному шару форми рівностороннього трикутника в ня-паяння неметалевих матеріалів з металами перетині, який має вишину 1мм, після чого деталі вирішується шляхом попередньої обробки та мескладали в центруючій металевій або графітовій талізації поверхонь, зварювання під тиском контаоснастці і виконували процес з'єднання із застосуктуючих металізованих поверхонь, який відрізняванням звичайного пресу під тиском 0,5-1 МПа на ється тим, що на поверхні з'єднуємих деталей наповітрі або у вакуумі Таким чином отримували плавляють метал (ІНДІЙ або його сплави) у вигляді вакуумнощільні ненапружені ситало-алюмінієві кільця методом активного паяння у вакуумі, мехакатодні елементи нічно обробляють металізовані поверхні до утворення однакових фігурних металізованих шарів, Приклад 2 Отримання способом холодного які мають форму рівностороннього трикутника у зварювання-паяння кварцово-металевих ненапруперетині, що забезпечує збільшення неокисленої жених оптичних вікон Вікно складається з оптичконтактуючої поверхні, а процес кінцевого з'єднанного елементу з кварцового скла, який являє соня виконують тиском на повітрі або у вакуумі бою полірований з обох сторін диск діаметром 4050мм та 5-6мм завтовшки і металевого титанового Щоб уникнути недоліків прототипу нами, пофланця діаметром 70-80мм та 8-10мм завтовшки, перше, використані для металізації з'єднуємих які мають бути герметично з'єднані між собою поверхонь ІНДІЙ та його сплави з невеликими доПоліровану поверхню оптичного елементу та відмішками титану, які є набагато пластичнішими, ніж повідну поверхню титанового фланця, що мають свинець, олово або їх сплави По-друге, ми викобути з'єднані, знежирювали етиловим спиртом На ристовуємо досить товсті металізаційні шари, які площі, які підлягали металізації на кварцовому сягають міліметра Ці товсті металізаційні шари, диску, наносили тонкий шар (0,1-0,2мм) пасти з які складаються з дуже пластичних металів пракпорошку титану, розведеного на біндері (органічтично повністю релаксують залишкові напруження ний клей), підсушували його, зверху клали індієве в з'єднаннях, за рахунок чого оптичні неметалеві кільце товщиною 0 5-1,0мм і виконували металізадеталі залишаються зовсім ненапруженими, що цію у вакуумі 5x10 Па при температурі 600°С прозберігає МІЦНІСТЬ на рівні монолітних непаяних тягом Юхв Потім металізовані таким чином повематеріалів Застосування товстих металізаційних рхні механічно обробляли для придания металізошарів з ІНДІЮ та його сплавів дозволяє виконувати ваному шару форми рівностороннього трикутника просту механічну обробку їх та не потребує додев перетині, який має вишину 1мм, після чого детаржувати суворої паралельності з'єднуємих поверлі складали в центруючій металевій або графітовій хонь, а оскільки вибрані для металізації метали оснастці і виконували процес з'єднання із застосудуже повільно окислюються на повітрі, стає можванням звичайного пресу під тиском 0,5-1 МПа на ливим процес з'єднання металізованих деталей повітрі або у вакуумі Таким чином отримували виконувати у повітрі, не дуже турбуючись про проненапружені кварцово-металеві високоточні оптиміжок часу, який потрібен для з'єднання після мечні вікна ханічної зачистки металізаційних шарів Приклад 1 Здійснення способу отримання холодним зварюванням-паянням під тиском ситалоалюмінієвих катодних елементів для лазерної апаратури Катодний елемент складається з тонкостінного алюмінієвого ковпачка діаметром 30мм, заввишки 40мм та ситалового моноблоку розміром 60х40х20мм з порожниною всередині Шліфовані поверхні ковпачка та моноблоку, які мають бути з'єднані, знежирювали етиловим спиртом На площі, які підлягали металізації на ситаловому блоці, наносили тонкий шар (0,1-0,2мм) пасти з Комп'ютерна верстка А Ярославцева Для холодного паяння-зварювання придатні такі метали, як Fe, Ni, Fe-Ni сплави, АІ, Ті, різні сталі, в т ч нержавіюча, Mo, W 3 неметалевих матеріалів можна використовувати ситали, кварцове скло, монокристали, різні види кераміки (АІ2О3, ZrO2Ta ш) Цим способом можна також з'єднувати деталі з різноманітної кераміки та напівпровідникових матеріалів для електронної, радіо- та іншої апаратури Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119