Спосіб паяння оксидної кераміки з металом

Реферат: Спосіб паяння оксидної кераміки з металом включає регламентоване за швидкістю нагрівання з'єднання, який містить композицію припою на мідній основі та прошарок активного металу, що контактує з керамікою. Паяння здійснюють під незмінним тиском, у вакуумних печах з використанням радіаційного нагрівання та наступного ступінчатого охолодження, з витримкою на кожному ступені. UA 72197 U (12) UA 72197 U UA 72197 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі машинобудування, приладобудування тощо, зокрема до технології отримання металокерамічних вузлів шляхом паяння з тиском, а саме активного контактно-реактивного паяння з тиском кераміки з металом. Відомо про спосіб виготовлення герметичних металокерамічних вузлів шляхом активного паяння в повітряному середовищі розфокусованим лазерним випромінюванням, яке падає на металокерамічний вузол, що обертається, при якому використовується металізована кераміка, що має паз, який дозволяє проводити паяння під флюсом (Патент РФ № 2099312 Способ изготовления герметичных металлокерамических узлов, МПК С04В37/02, опубл. 20.12.1997, Б. № 16-2002). Цей спосіб паяння потребує складних процесів механічної підготовки та попередньої металізації поверхонь кераміки, що призводить до збільшення тривалості процесу виготовлення та його вартості. Відомо про спосіб паяння кераміки з металом, що включає нагрівання до температури паяння з прикладанням до кераміки і металу постійної електричної напруги з напруженістю 6 електричного поля не менше 0,3-10 В/м і напрямком, що збігається з напрямком первинної поляризації п'єзокераміки. Відключення напруги відбувається після охолодження п'єзокераміки до температури нижче температури точки Кюрі (Патент РФ № 2041776 Способ пайки керамики з металлом, МПК В23К1/00, опубл. 20.08.1995, Б. №35-2001). Цей спосіб паяння потребує застосування додаткового устаткування для створення постійної електричної напруги. Найбільш близьким за технічною суттю є спосіб з'єднання корундової кераміки з металом, який включає регламентоване за швидкістю високотемпературне електронно-променеве нагрівання з'єднання, що містить композицію припою на мідній основі та прошарок активного металу. Нагрівання повинно бути рівномірним за об'ємом кераміки до температури вище температури плавлення склофази, що входить до складу кераміки, після цього швидкість нагрівання збільшують до 60-140 град/с і завершують нагрівання при температурі, близькій до температури плавлення металевої арматури (Патент РФ № 2035440 Способ соединения корундовой керамики с металлом, МПК С04В37/02, опубл. 20.05.1995, Б. №24-2000). Зазначений спосіб не забезпечує високу якість та герметичність з'єднання внаслідок того, що паяння супроводжується утворенням великих залишкових напружень внаслідок дії високих температур (Тп=1250 °C) та нерегламентованого охолодження. Цей спосіб має вузьке коло можливого використання та потребує застосування додаткового обладнання. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу паяння оксидної кераміки з металом, в якому паяння здійснюють під тиском у вакуумних печах з використанням радіаційного нагрівання з регламентованим за швидкістю нагріванням та ступінчатим охолодженням з витримкою на кожному ступені, що забезпечує рівномірний розподіл температури в паяному вузлі під час нагрівання і охолодження, що забезпечує релаксацію та зменшення залишкових напружень паяного вузла і, як наслідок, підвищує якість паяння, тобто щільність з'єднання, електроопір паяного вузла. Вирішується поставлена задача тим, що в способі паяння оксидної кераміки з металом, що містить композицію припою на мідній основі та прошарок активного металу, який контактує з керамікою, що включає регламентоване за швидкістю розігрівання з'єднання, згідно з пропозицією, паяння здійснюють у вакуумних печах з використанням радіаційного нагрівання, та ступінчатого охолодження, що забезпечує релаксацію залишкових напружень в паяному вузлі в процесі паяння. На рисунку зображений термоцикл паяння оксидної кераміки з металом. Спосіб паяння оксидної кераміки з металом полягає в тому, що паяння здійснюють під 2 тиском Р= 1-15 МПа у вакуумних печах з радіаційним нагрівом, вакуум не нижче 10- Па, за наступним термоциклом: 1 - тривалість досягнення температури плавлення припою, швидкість нагрівання 10-30 °C/хв.; 2 - тривалість стабілізації температури, швидкість нагрівання 5-15 °C/хв.; 3 - тривалість паяння 3-5 хв. при температурі паяння Тп = 930-1100 °C; 4 - тривалість ступінчатого охолодження. Приклад Проводили активне контактно-реактивне паяння металокерамічних гермовводів для електронно-променевих установок, які складаються з коварових струмопідводів та кілець з кераміки ВК94-1. Пайка здійснювалась з використанням радіаційного нагрівання під тиском з швидкістю нагрівання 10-30 °C/хв., ступінчатим охолодженням з витримкою на кожному ступені 10-15 хв. до 600 °C включно, при 550±10 °C витримка складала 30 хв., температура паяння 930990 °C, тиск стиснення 4-8 МПа. 1 UA 72197 U 5 В результаті використання даного способу паяння були отримані металокерамічні гермовводи для електронно-променевих установок з виходом якісної продукції 90-95 % придатні за показниками вакуумної щільності та електроопору, що на 25-35 % більше у порівнянні зі способом-прототипом. Перевірка герметичності виконувалась з використанням мас. 3. спектрометричного методу, з мінімальним реєстрованим натіканням гелію 1 10-13 м Па/с, а електроопору, який складав понад 15 ГОм при напрузі 1 кВ - за допомогою мегометра Ф4102/11М. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 1. Спосіб паяння оксидної кераміки з металом, що включає регламентоване за швидкістю нагрівання з'єднання, який містить композицію припою на мідній основі та прошарок активного металу, що контактує з керамікою, який відрізняється тим, що паяння здійснюють під незмінним тиском, у вакуумних печах з використанням радіаційного нагрівання та наступного ступінчатого охолодження, з витримкою на кожному ступені. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що охолодження здійснюють від температури паяння до температури 500-600 °С за кількістю ступеней охолодження 3-5 з витримкою на кожному ступені 10-15 хв, на останньому ступені витримка складає 25-35 хв. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2