Способ изготовления стержневого спая металла с кварцевым стеклом

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕРЖНЕВОГО СПАЯ МЕТАЛЛА С КВАРЦЕВЫМ СТЕКЛОМ путем остекловывания металла с последукадим соединением с кварцевым стеклом через переходные стекла, отлич ающийс я тем, что, с целью повышения термомеханической прочности спая, переходные стекла наносят коаксиально на металл путем наплавления суспензии стеклопорошка с последовательно уменьшающимся температурным коэффициентом линейного расширения . СО о -4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

М59 С 03 С 27/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 2930970/29-.33 (22) 23.05.80 (46) 07,05.84.,Бюл . Р 17 (72) В. М. Орлов (53) 666. 1.037.5(088.8) (56) 1, Юрков Л.Ф. и др. Переходные стекла и спаи в электровакуумной промышленности. М., Энергия, 1979, с. 63-68.

2. Роус Б. Стекло в электронике.

М., 1969, с.158 °

„„SU„„1090671 A (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕРЖНЕВОГО СПЕЯ МЕТАЛЛА С КВАРЦЕВЫМ CTEKJIOM путем остекловывания металла с последующим соединением с кварцевым стеклом череэ переходные стекла, отличающийся тем, что, с целью повышения термомеханической прочности спая, переходные стекла наносят коаксиально на металл путем наплавления суспенэии стеклопорошка с последовательно уменьшающимся температурным коэффициентом линейного расширения.

1090671

Изобретение относится к электровакуумной промышленности и может быть использовано в производстве электровакуумных приборов, например высокоинтенсивных источников света, электроннолучевых приборов, лазеров S и др.

В настоящее время в электровакуумной промышленности широко применяются спаи кварцевого стекла с металлами.

Кварцевое стекло имеет малый темпера- 10 турный коэффициент линейного расширения: 6xlO Ч. . В природе не существует металла с близким температурным коэффициентом линейного расширения, который образует с кварцевым стеклом согласованные спаи.

Известен способ изготовления стержневого спая металла с кварцевым стеклом путем послецовательного нанесения колец переходных стекол, начиная от кварцевой колбы (трубки) с последующим соединением металла в узел с переходными стеклами посредством предварительно изготовленной бусины . Этим способом можно изготавливать спаи с одним или несколькими переходными стеклами fl), Однако термомеханическая прочность спаев невелика, так как при такой конструкции спая образуется высокий уровень напряжений на растя- 3Q жения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления стержневого спая металла с кварцевым стеклом 35 путем последовательного нанесения, начиная с остекловываемой металличес кой детали, переходных стекол с последующим соединением металла с кварцевым стеклом (2). 40

Недостатком известного способа является невысокая термомеханическая прочность спая.

Цель изобретения — повышение термомеханической прочности спая. 45

Цель достигается тем, что по способу изготовления стержневого спая металла с кварцевым стеклом путем остекловывания металла с последующим соединением с кварцевым стеклом через переходные стекла, переходные стекла наносят коаксиально на металл путем наплавления суспензии стеклопорошка с последовательно уменьшающимся температурным коэфФициентом линейного расширения.

На чертеже изображен спай с применением трех переходных стекол.

Способ осуществляют следующим образом.

Металлический стержень-токоввод 1 60 соединяют с кварцевой колбой 2 прибора с помощью системы бусин 3-5 переходных стекол. Сварка системы пере» ходных стекол и кварцевой колбы 2 ведется по месту б. 65

В зависимости от диаметра металлического стержня и вида материала стержня определяют группу (серию) переходных стекол, необходимых для получения качественного спая. Рекоменду-.. ется в переходном спае иметь разницу в температурном коэффициенте линейного расширения переходных стекол не более 7х10 K ".

Пример. Изготавливают спай вольфрама с тремя переходными стеклами, Берут вольфрамовый стержень 1 с чистой гладкой поверхностью. Вставляют его одним концом в оправку, удобную для осевого вращения ° Подбирают температурный режим водородно-кислородного пламени для первого переходного стекла марки ПЗ с температурным коэффициентом линейного расширения

25х10 К . Штабиком стекло ПЗ наносят на вольфрамовый стержень 1 в пламени горелки и формуют из него бусину 3 длиной 12-15 мм и толщиной по радиусу в 1,5-2 раза больше, чем диаметр стержня, если его диаметр не более

1 мм. С увеличением диаметра металлического стержйя толщина стеклянной обмотки уменьшается. Убедившись в качестве спая, заготовку охлаждают до комнатной температуры без отжига, Для продолжения процесса наплавления второго и третьего переходных стекол марок П2 (температурный коэффициент линейного расширения 18xlO Ê ) и П1 (температурный коэффициент линейного расширения 14х10 К ") необходимо иметь их в виде порошка. Порошок каждого переходного стекла должен быть чист и однороден без посторонних включений с:размером зерен 0,050,01 мм. Порцию порошка каждого стекла размешивают в дистиллированной воде до получения суспензии. Затем на полученную заготовку спая стекла

ПЗ с вольфрамом нано"ят и направляют очередной слой переходного стекла 4.

Для этого на кончик стеклянной лопатки берут порцию суспензии стекла П2 и наносят тонким равномерным слоем на всю поверхность бусины 3 из стекла ПЗ вращением ее на лопатке в капле суспензии. В газовом пламени с необходимой для стекла П2 температурой сваривают слой нанесенной суспензии с предыдущим стеклом, вращая оправку со стержнем. Снова дают остыть спаю, так как нанесение суспензии на бусину производят при 18-20 С. Чтобы нарастить равномерный слой переходного стекла суспензией процесс повторяют

3-4 раза. Очередное переходное стекло Пl наносят на поверхность бусины

4 из стекла П2 аналогично, получая бусину 5.

Нанесение переходных стекол суспензией на предыдущий слой стекла обус. — . ловлено тем, что стекло с более высо1090671

Составитель С.Белобокова

Техред М.Надь Корректор A.Èÿüèí

Редактор Н.Егорова

Заказ 3003/21 Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 кой температурой размягчения направляют на стекло с менее высокой температурой. Крупинки стекла размерами

0,05»0,01 мм моментально сплавляются, не вызывая деформации нижнего слоя стекла, что происходит при наращивании слоев трубкой или штабиком.

Таким образом, получен монолитный слой вольфрамового стержня с тремя переходными стеклами, наплавленными друг на друга коаксиально. Полученную fO заготОвку соединяют с трубкой иэ кварцевого стекла с применением, например купольного спая. В данной серии переходных стекол надежный спай с кварцевым стеклом дает стекло марки П1. По- )5 верхность трехслойной бусины тоже выполнена из стекла марки П1. В куполе кварцевой колбы 2 продувают отверстие, с кромками которого сваривают изготовленную трехслойную бусину. Чтобы завершить изготовление спая окончательно следует на полученную бусину нанести тарелочку иэ стекла П1 диаметром, равным отверстию в куполе кварцевой колбы 2, и, не охлаждая стекло, 2 произвести сварку кромок отверстия в кварцевой колбе с тарелочкой по образующей окружности. Шов проплавляют с поддувом до, исчезновения видимой границы раздела в стекле. Полу1 ченный спай металла с кварцевым стек« лом с применением переходных стекол прогревают равномерно по образующей на нисходящем пламени горелки, после чего охлаждение идет в условиях комнатной температуры без отжига.

Предлагаемый способ обеспечивает повышенную термомеханическую прочность спая по сравнению с известным (с переходными кольцевыми стеклами) . 3a счет того, что при его осуществлении преобладающими напряжениями в спае являются напряжения сжатия. Повышается механическая прочность иэделий в процессе их эксплуатации. Спай позволяет создать изделия более компактные по размерам и рассчитанные на большие электрические мощности эа счет того, что спай представляет собой монолитную бусину иэ переходных стекол со стержневым металлом, соединенную с кварцевым стеклом., Предлагаемый способ изготовления многопереходного стержневого спая металла с кварцевым стеклом найдет свое применение в электровакуумном. производстве при изготовлении источников света и других электровакуумных приборов.

По предлагаемому способу изготов лены экспериментальные образцы с вольфрамом и кварцевым стеклом. Пронерка образцов на приборах показала, что в спае преобладают требуемые напряжения сжатия: до 70-80 кг/см .