Керамічний припій для паяння кераміки з керамікою

Керамічний припій для паяння кераміки з керамікою, що містить SiO2, СаО, Аl2О 3, добавку металу з групи Mn, Fe, Co, Cr, який відрізняється тим, що додатково містить суміш ZrO2 і ТіО2 у співвідношенні 50:50 при такому співвідношенні компонентів, мас. %: SiO2 48-58 СаО 15-25 Аl2О 3 10-13 добавка металу з групи Mn, Fe, Co, Cr 1-3 суміш ZrO2 і ТіО2 у співвідношенні 50:50 12-15. Винахід стосується до області паяння кераміки і може бути використаний для отримання складнопрофільних і великогабаритних виробів методом паяння з окремих складових частин. Відомі склади керамічних припоїв на основі SiO2, CaO, Аl2О 3 з різними добавками [Преснов В.А., Любимов М.В. Керамика и её спаи с металлом в технике. М.: Атомиздат, 1969. -128с.]. Проте спаї на основі цих припоїв не забезпечують достатню механічну міцність і термічну надійність, що істотно знижує службові характеристики виробів. Найбільш близькими по технічній суті і результату, що досягається, до передбачуваного винаходу є склад припою, що містить SiO2, CaO, AI2 O3 і добавку металу з групи Mn, Fe, Co, Сr [А.С. СССР № 374133 від 20.03.1973]. Недоліком цього складу є невисока величина міцності спаю 125 Н/мм 2 і мала термічна надійність -120 циклів (600°С - повітря). В основу винаходу поставлено завдання створення керамічного припою для паяння кераміки з керамікою, в якому додаткове введення суміші ZrO2 і ТіО2 у співвідношенні 50:50 забезпечує підвищення міцності і термічної надійності спаю, що створює можливість для виготовлення високоякісних паяних конструкцій складної конфігурації. Поставлене завдання вирішується тим, що в припій, що складається з SiO2, CaO, Аl2 О3 і добавки металу з групи Mn, Fe, Co, Cr, згідно винаходу додатково вводиться суміш ZrO2 і ТіО2 у співвідношенні 50:50 при наступному співвідношенні компонентів (мас.%): SiO2 - 48-58 CaO - 15-25 Аl2О 3 - 10-13 добавки металу з групи Mn, Fe, Co, Cr -1-3 суміш ZrO 2 з ТiО2 у співвідношенні 50:50 - 12-15 Для з'єднання кераміки з керамікою методом паяння важливу роль відіграє ступінь кристалізації розплавленого припою після охолоджування. Додаткове введення суміші ZrO2 і ТіО2 у співвідношенні 50:50 приводить до утворення в припої дрібнокристалічної структури типу "ситал" з високими термомеханічними властивостями, що істотно збільшує термомеханічні властивості спаю (міцність і термічну надійність) при високих вакуумних характеристиках. Застосування керамічних елементів, (19) UA (11) 85721 (13) C2 (21) a200700045 (22) 02.01.2007 (24) 25.02.2009 (46) 25.02.2009, Бюл.№ 4, 2009 р. (72) КРИВОРУЧКО ПАВЛО ПЕТРОВИЧ, UA, МАРТИНЕНКО ВАЛЕРІЙ ВЛАДЛЕНОВИЧ, UA, РАБІНКОВ ЛЕОНІД ГЕНАДІЙОВИЧ, UA, НІКІЧАНОВ ВЯЧЕСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ ВОГНЕТРИВІВ ІМЕНІ А.С. БЕРЕЖНОГО", UA (56) SU 374133, 20.03.1973 UA 42729, C2, 15.11.2001 RU 2144011, C1, 10.01.2000 GB 1291284, 04.10.1972 3 85721 спаяних між собою пропонованим керамічним припоєм, дозволяє отримати складнопрофільні великогабаритні конструкції з високими міцностними і термічними властивостями. Припій для паяння готували на дослідному виробництві ВАТ " УкрНДІВ імені А.С. Бережного" по пропонованому складу і прототипу таким чином: суміш оксидів SiO2, СаО, Аl2О 3 з добавкою металу з групи Mn, Fe, Co, Cr, в заданих кількостях завантажували в млин, подрібнювали протягом 72 годин до середнього розміру зерна суміші менше 3мкм. У отриманий склад додавали суміш ZrO2 і ТіО2 у співвідношенні 50:50 в заданій кількості і додат 4 ково перемішували протягом 6 годин. Після цього отриманий припій у вигляді пасти наносили на поверхні, що спаювалися. Паяння проводять при температурі 1150-1250°С. Пропонованим керамічним припоєм були виготовлені вироби з трьох окремих частин, довжиною до 1000мм. Передбачуваний винахід ілюструється прикладами, приведеними в таблиці. Як слідує з таблиці, механічна міцність передбачуваного складу керамічного припою в порівнянні з прототипом підвищується в 2,2 рази, а термічна стійкість в 3 рази. Таблиця ПротоНайменування тип компонентів та а.с. співвідношення СРСР 1 2 374133 SiO2 62,0 48,0 58 СаО 23,0 25 15 Аl2О 3 13,0 10 13 добавки металу з групи Мn 2 3 2 Fe Co Cr суміш ZrO2 і 14 12 TiO2 у співвідношенні 50:50 Термостійкість 200 230 1000°С-повітря, 120 кількість циклів Ме ханічна міцність, sизг, 125 250 280 Н/мм 2 Приклади Пропоновані 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 53 20 11 48 25 10 58 15 13 53 20 11 48 25 10 58 15 13 53 20 11 48 25 10 58 15 13 53 20 11 60 11 8 46 27 15 3 2 1 3 2 1 3 2 1 14 12 15 16,0 11,5 1 15 14 12 15 14 12 15 280 230 215 290 230 360 300 260 350 340 115 110 250 230 230 205 220 230 240 280 300 290 115 120 Ме ханічна міцність спаю із запропонованого припою визначалася на зразках у вигляді керамічних трубок діаметром 10 мм, товщиною стінки 1,5 мм і довжиною 35 мм. Торцеві поверхні обробляли до 6 класу шорсткості, на них наносився припій, після чого сполучені попарнотрубки нагрівали до 1150 1250°С. Витримка при температурі паяння 15 хвилин. Механічна міцність паяних зразків ви Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін Позамежні значалася по чотирьохточковій схемі навантаження на розривній машині. Термостійкість визначали шляхом нагрівання і охолоджування паяних зразків по режиму 20-10020°С на повітрі до втрати герметичності. Впровадження вказаного припою планується на дослідному виробництві ОАО "УкрНДІВогнетривів імені А.С. Бережного" в 2007 році. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601