Способ соединения металла с керамикой
Патент 582072
Авторы
Способ соединения металла с керамикой
Иллюстрации
Реферат
нщ 582072
Союз Советских
",сциалистических
Реслуолик
ОП ИСАН И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фз (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.10.75 (21) 2178393/25-27 с присоединением заявки Ю (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.11.77, Бюллетень ЛЪ 44 (51) М. Кл.з В 23К 1/20
С 04В 37/02
Государственный комитет
Совета Министров СССР
00 делам изобретений н открытий (53) УДК 621.791.3 (088.8) (45) Дата опубликования описания 16.11.77 (72) Авторы изобретения
В. 3. Гиндулина, 3. А. Ключер" . ва и В, И. Рогожникова (71) Заявитель (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛА С КЕРАМИКОЙ
Изобретение относится к области производства металло-керамических узлов, в частности к соединению металла с керамикой, имеющей коэффициент термического расширения близкий к нулю.
Известен способ соединения металла с керамикой методом пайки, при котором между паяемыми деталями помещают промежуточный элемент, выполненный с переменным химическим составом и при этом коэффициент термического расширения (КТР) плавно изменяется от значения KTP одного из соединяемых материалов до КТР другого.
Для снижения напряжений в паяном соединении промежуточный элемент может быть чодвергнут деформации для получения переменного по длине коэффициента термического расширения.
Эти способы предполагают соединение металла с керамикой пайкой с помощью припоев с использованием активных металлов титана, цнркония, ниобия, либо с предварительной металлизацией керамики пастами на основе Л4о или W.
Соединить керамику, имеющую коэффициент термического расширения близкий и нулю
Г металлом Вакуумноплотныы спаем с использованием активных металлов не представляется возможным, так как коэффициент термического расширения титана, циркония, ниобия очень высок и приближается к 100.10 — 1/ С.
Большая разница в коэффициентах термического расширения соединяемых материалов приводит к разрушению сная.
5 Аналогичная картина наблюдается и в случае соединения керамики с коэффициентом термического расширения, близким к нулю с металлом по технологии предварительной металлизации керамики.
10 Указанные тугоплавкие металлы молибден, вольфрам имеют также высокий коэффициент термического расширения (60. 10 — /1 С).
Цель изобретения — повышение термостойкости соединения.
15 Это достигается тем, что в качестве промежуточного элемента берут керамику с коэффициентом термического расширения соединяемого металла, при этом со стороны керамики промежуточный элемент приклеивают.
20 Проме куточный элемент приклеивают к керамике " помошью неорганического клея, например цемента на основе алюмофосфатного связующего, имеющего температуру затвердевания 280 — 300=С.
25 Указанный неорганический клей после затвердевания выдерживает повторные нагревы при температурах до 1000 С.
Во время приклеивания переходного элемента, спаянного с металлической деталью, к ке30 рамической детали в слое неорганического
582072
Составитель В. Плвхтин
Редактор Л. Чевайкина Техред Е. Митрофанова Корректор Н. Аук
Подписное
Заказ 2542/10 Изд. № 935 Тираж 1207
НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, SK-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 клея происходит релаксация напряжений, обусловленных разностью коэффициентов термического расширения соединяемых материалов.
На чертеже показана конструкция спая, получаемого по предлагаемому способу. Указанный способ рассмотрен на примере соединения литиевой керамики и железо-никелевого сплава.
Деталь 1 из литиевой керамики (основная кристаллическая фаза — сподумен), имеющий коэффициент термического расширения в интервале температур от 100 до 300 С, равный
0,3 10 — — 1,9 10 — 1/ С соединяется с деталью
2 из железо-никелевого сплава, содержащего
42% никеля и имеющего коэффициент термического расширения в интервале температур от 20 до 900 С, равный 52. 10 — — 95. 10 — 1/ С.
В качестве промежуточного элемента 3 применяют деталь из высокоглиноземистой керамики типа ВГ-IV, имеющей коэффициент термического расширения в интервале температур ед. от 20 до 900 С равный 82 10 — т,толщиград С ной 0,2 — 0,5 мм.
Эта керамическая деталь с одной стороны металлизируется по плоскости Мо — Ми — Si пастой. На спеченный металлизационный слой наносится слой никеля. Керамическая деталь металлнзированной поверхностью с помощью припоя 4 из чистого серебра (температура пайки 1030 С) припаивается к серебренной металлической детали из указанного железоникелевого сплава. Затем на торцовую поверх5 ность керамической детали, входящей в спаянный узел, наносится слой клея — цемента 5 на основе алюмофосфатного связующего, посредством которого узел соединяется с деталью из литиевой керамики. Данное соединение под10 вергается термообработке на воздухе при температуре 300 С.
Изготовленные таким образом металло-керамические соединения являются вакуумноплотными н термостойкими. Они выдержива15 ют 350 теплосмен в режиме от 20 до 400 С на воздухе и многократные нагревы при температуре 800 — 1000 С в водороде без потери вакуумной плотности, Формула изобретения
Способ соединения металла с керамикой, при котором между соединяемыми поверхностями размещают промежуточный элемент и осуществляют процесс пайки, о т л и ч а ю25 шийся тем, что, с целью повышения термостойкости соединения, в качестве промежуточного элемента берут керамику с коэффициентом термического расширения соединяемого металла, прн этом со стороны керамики про30 межуточный элемент приклеивают.