Спосіб з’єднання деталей із силікатних матеріалів

Спосіб з'єднання деталей із силікатних мате ріалів, який включає нанесення на з'єднувані поверхні шару клею на основі силікатного в'яжучого, його підсушування, стикування з'єднуваних поверхонь і нагрівання під механічним навантаженням, який відрізняється тим, що попередньо на поверхні наносять шар алюмінієвого покриття товщиною від 0,1 до 1 мкм, товщина шару силікатного в'яжучого складає від 1 до 1000 мкм, а з'єднання проводять при температурі 140-160°С Корисна модель відноситься до способу з'єднання оптичних деталей із силікатних матеріалів за допомогою силікатного в'язучого і може бути використана на підприємствах оптикоелектронного приладобудування для виготовлення приладів з вібростійкими, термостійкими з'єднаннями деталей. В даний час широко відомі способи з'єднання за допомогою клейових композицій на основі органічних клеїв [1]. Недоліком органічних клеїв та клейових композицій на їх основі є їх термічна нестійкість та старіння, тобто погіршення властивостей з часом. Це призводить до деформацій склеєних деталей, зменшує надійність клейових з'єднань та приладів у цілому Найбільш близьким технічним рішенням, прийнятим за прототип, є спосіб із застосуванням клейової композиції на основі алюмосилікатного в'яжучого з порошкоподібним наповнювачем. З метою збільшення адгезії у якості наповнювача використаний оксид міді [2], Позитивними якостями прототипу є доступність та низька вартість матеріалів, технологічність з'єднання деталей, утворення керамічного з'єднувального шва після висушування та нагрівання, властивості якого не змінюються з часом та при коливаннях температури оточуючого середовища. Недоліками прототипу є недостатньо висока механічна міцність з'єднання, особливо при з'єднанні деталей з оптичного скла та склокераміки з полірованими поверхнями, а також відносно висока температура, необхідна для проведення з'єднання (300-400°С). Задачею запропонованої корисної моделі є підвищення механічної міцності з'єднання та зниження температури, необхідної для проведення з'єднання. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що запропоновано спосіб з'єднання деталей із силікатних матеріалів, який включає нанесення на з'єднувані поверхні шару клею на основі силікатного в'яжучого, його підсушування, стикання з'єднуваних поверхонь і нагрівання під механічним навантаженням, який відрізняється тим, що попередньо на поверхні наносять шар алюмінієвого покриття товщиною від 0,1 до 1 мкм, товщина шару силікатного в'яжучого складає від 1 до 1000 мкм, а з'єднання проводять при температурі 140160°С. Позитивний ефект від запропонованого технічного рішення пов'язаний з тим, що алюмінієве покриття товщиною від 0,1 до 1 мкм має високу адгезію до силікатних матеріалів та при нагріванні під час проведення з'єднання частково взаємодіє з поверхнею силікатного матеріалу та Із силікатним в'яжучим, утворюючи багатошарову структуру "силікатний матеріал - алюмосилікат - алюміній алюмосилікат - силікат - алюмосилікат - алюміній алюмосилікат - силікатний матеріал" з плавними переходами між утвореними композиціями та узгодженими механічними властивостями, що сприяє підвищенню механічної міцності з'єднання в цілому без додавання адгезійного наповнювача. Вказаний діапазон товщин алюмінію обумовлений тим, що більші товщини алюмінію мають великі 1^ о CM 7207 нання. Товщина шару силікатного в'яжучого обмежена, з однієї сторони, неможливістю отримати надтонкі шари силікатного в'яжучого при механічному стисканні, а з іншої сторони, при великих товщинах силікатного в'яжучого покращення механічної міцності з'єднання не досягається. Для вимірювання механічної міцності на зразки склокераміки та оптичного скла наносили у вакуумі 5-10"5мм рт. ст. методом фізичного випаровування алюмінієві покриття товщиною 0,5 мкм. Після цього на з'єднувані поверхні наносили силікатне в'яжуче "рідке скло", притискали з'єднувані деталі та прикладали механічне навантаження для отримання необхідної товщини силікатного в'яжучого "рідке скло". Після висушування при кімнатній температурі на протязі 24 годин зразки сушили у сушильній камері при температурі 90"С на протязі 1 години, а потім відпалювали у муфельній печі при температурі 160°С на протязі 4 годин. Після відпалу зразки повільно охолоджували разом з муфельною піччю до кімнатної температури Випробування міцності отриманих з'єднань проводили методом на відривання. Результати випробувань приведені у таблиці. Середня механічна міцність прототипу була прийнята за 1. внутрішні механічні напруження та відшаровуються від полірованої поверхні, а менші товщини повністю реагують з силікатним в'яжучим та не забезпечують механічну міцність з'єднання. Товщина шару силікатного в'яжучого обмежена, з однієї сторони, неможливістю отримати надтонкі шари силікатного в'яжучого при механічному стисканні, а з іншої сторони, при великих товщинах силікатного в'яжучого покращення механічної міцності з'єднання не досягається. Висока дифузійна рухливість алюмінію у силікатних матеріалах при досить низьких температурах дозволила знизити температуру, при якій проводиться з'єднання, до 140160°С. Для реалізації запропонованого технічного рішення нами були використані зразки склокераміки ZERODUR (фірма ШОТТ, Німеччина) та оптичного скла К-8. Зразки мали розміри 100x20x5 мм. Поверхні зразків були шліфованими та полірованими. У якості силікатного в'яжучого було використано рідке скло. Алюмінієве покриття товщиною від 0,1 до 1 мкм наносили у вакуумі на обидві з'єднувані поверхні. Така товщина була обумовлена тим, що більші товщини алюмінію мали великі внутрішні механічні напруження та відшаровувалися від полірованої поверхні, а малі товщини не покращували механічну міцність з'єднання. Різні товщини силікатного в'яжучого досягались завдяки використанню шліфованих чи полірованих поверхонь та механічним навантаженням при проведенні з'єд Порівняльний аналіз результатів випробувань показав, що середня міцність з'єднань при використанні запропонованого способу на 20-50% перевищувала міцність зразків по прототипу. Таблиця № пп 1 2 3 4 Значення товщин силікатного в'яжучого, мкм 5 25 50 1000 Література: 1. Методы соединения оптических деталей. Е.Н. Прокофьев и др Киев, «Техника», 1984 г. Комп'ютерна верстка А. Крулевський Середні показники міцності відносно прототипу 1,5 1.5 1,3 1,2 2. Авторське свідоцтво СРСР №827514 від 03.05.1979 р. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м Київ - 42, 01601