Легкоплавке скло для спаювання

Реферат: Винахід належить до галузі технології скла та ситалів, які використовують для герметичного спаювання титану в різноманітних метало-скляних вузлах. Легкоплавке скло для спаювання, яке містить компоненти при наступному їх співвідношенні, мол. %: 8-34,6 В2О3; 4-12 ZnO; 44-64 PbO; 0,1-6,6 Аl2О3; 4-12 SiO2; 0,1-6,6 ВаО. Винахід забезпечує отримання легкоплавкого скла для спаювання, яке володіє погодженими значеннями термічного коефіцієнту теплового розширення, низькою температурою оплавлення та високими діелектричними показниками. UA 115363 C2 (12) UA 115363 C2 UA 115363 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі технології скла та ситалів, які використовують для герметичного спаювання титану в різноманітних металоскляних вузлах. Основними вимогами для таких стекол є погоджені значення термічного коефіцієнту теплового розширення, низька температура оплавлення задля уникнення окислення титану (до 600 °C) та високі діелектричні показники. Відомий склад для пайки титану та його сплавів зі склом, який складається з водного розчину суміші пентаборату калію та літію. Спаювання проводиться при температурах 850900 °C [Пат. 2074841 Россия, С03С 27/04. Состав для пайки титана и его сплавов со стеклом и стеклотитановое паяное изделие [Текст] / В.К. Мякин, Л.Н. Лысенок (Россия). - № 93039144/33; заявл. 30.07.93; опубл. 10.03.1997.]. Недоліками цього винаходу є, в першу чергу, те, що за даним винаходом збирання металоскляних вузлів необхідно проводити у декілька етапів (спочатку метал-скло, потім титан металоскляний вузол), що ускладнює та здорожує технологію. Крім того, викликає сумніви хімічна стійкість отриманої плівки боратів літію та калію, можливість одержання герметичного спаю, так як водний розчин боратів буде утворювати пори при низьких температурах, а в процесі спаювання - "кипіти", як більш легкоплавка складова, а також вміст оксиду літію в складах для спаювання сприяє погіршенню діелектричних властивостей склоспаю. Найбільш близьким за технічною суттю та ефектом, що досягається, до заявленого винаходу є скло для спаювання, що містить, мас. %: 35-48 В2О3, 28-36 ZnO, 9-16 РbО, 7,5-11,5 -7 -1 MnO, 0,5-1,5 Cr2O3, MoO3 3-4 і характеризуються ТКЛР - (62-67)•10 , град , питомий опір - (0,811 3 2,4)•10 Ом*см, та температурою спаювання 720-740 °C [А.С. 945108 (СССР), МПК С03С 3/14 Припоечное стекло [Текст] / Саруханишвили А.В., Лавут Э.И., Бердзенишвили В.Г., Анисонян Л.Б., Чхенкели Г.Д. (СССР). - № 3008319/29-33; заявл. 26.09.80.; опубл. 23.07.82. Бюл. № 27] (протопип). Недоліками прототипу є високі температури спаювання (до 740 °C), що сприяють окисленню титану з утворенням на його поверхні шару ТіО2, який істотно знижує герметичність спаю, та високі температури варки стекол, що впливає на собівартість кінцевого продукту. В основу винаходу покладена задача одержання легкоплавкого скла для спаювання титанових виробів або титану з коваром з мінімально низькою температурою спаювання (до -7 -1 -7 550 °C), значеннями ТКЛР близько 80•10 , град (для титанових виробів) та близько 65•10 , -1 град (для спаювання титану з коваром) та високим об'ємним опором. Поставлена задача вирішується тим, що відоме скло для спаювання, яке містить компоненти В2О3, ZnO, PbO, відповідно до винаходу, з метою зниження температури спаювання та ТКЛР додатково містить Аl2О3, SiO2, BaO при наступному співвідношенні компонентів, мол. %: 34,6-8 В2О3; 12-4 ZnO; 64-44 PbO; 6,6-0,1 Аl2О3; 12-4 SiO2; 6,6-0,1 BaO. Особливістю способу одержання твердих електролітів, що заявляються, є введення у склади стекол Аl2О3 та ВаО в кількості до 6,6 мол. %, що сприяє зниженню значень їх теплового розширення, кристалізаційної здатності стекол та зменшенню його поверхневого натягу, завдяки чому покращується розтічність стекол, що дозволяє одержувати погоджені титанові або титаново-коварові спаї. Невисокі температури спаювання попереджують окислення титану, під час якого на його поверхні утворюється плівка діоксиду титану, що має пористу структуру і знижує герметичність металоскляного вузла під час його експлуатації. Необхідно також зауважити, що винахід, що заявляється, має знижені температури варки стекол (до 720 °C) та спаювання (до 520 °C), що не може не відобразитися на вартості кінцевого продукту. Збільшення запропонованої кількості Аl2О3 та ВаО приводить до суттєвого підвищення температури спаювання. Наводимо приклади конкретного виконання винаходу. Як сировинні матеріали для отримання стекол використовують борну кислоту, свинцевий сурик, кварцовий пісок, оксид цинку, карбонат барію та глинозем. Шихту ретельно перемішують без зволоження. Варку скла здійснюють в корундовому тиглі в муфельній печі при температурі 700-720 °C протягом 15-20 хв. Виробітку готової скломаси здійснюють шляхом відливу на металеву плиту. Далі скло подрібнюють, просіюють крізь сито 0063, зволожують і формують склотаблетку, за допомогою якої потім збирають металоскляні вузли. Далі вироби спаюють при температурі 500-520 °C протягом 10 хв., які охолоджується разом з піччю. Хімічні склади запропонованого легкоплавкого скла для спаювання та їх властивості приведені в табл. 1 та табл. 2. 1 UA 115363 C2 Таблиця 1 Хімічні склади запропонованого легкоплавкого скла для спаювання № В2О3 12 26,6 34,6 22,8 1 2 3 4 Склад, мол. % РbО SiO2 64 8 44 12 49,4 4 55 10 ZnO 6 4 10 12 ВаО 5 6,6 1 0,1 Аl2О3 5 6,6 1 0,1 Таблиця 2 Властивості легкоплавких стекол для спаювання Властивості -7 -1 ТКЛР 10 , град Питомий опір при 200 °C, Ом•см Температура спаювання, °C Температура варки, °C Тиск в комірці, без порушення герметичності, атм 5 1 65 11 2,5•10 520 720 2 67 11 1,8•10 520 720 Склади 3 71 11 3,5•10 500 700 4 80 11 0,8•10 500 700 прототип 62-65 11 0,8-2,4•10 720-740 1100-1150 3,2 3,2 3,2 3 3-3,2 Аналіз приведених даних свідчить про те, що запропоновані склади стекол для спаювання у межах заданого кількісного співвідношення компонентів дозволяє отримати якісні склоспаї. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 Легкоплавке скло для спаювання, яке містить компоненти В 2О3, ZnO, РbО, яке відрізняється тим, що додатково містить Аl2О3, SiO2, BaO при наступному співвідношенні компонентів, мол. %: 8-34,6 В2О3; 4-12 ZnO; 44-64 РbО; 0,1-6,6 Аl2О3; 4-12 SiO2; 0,1-6,6 BaO. Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2