Стекло для спаивания с железом

Авторы патента:

C03C3/12 - составы оксидов для изготовления стекла, не содержащие кремнезем

C03C3/062 - с менее чем 40% кремнезема по весу

СТЕКЛО ДЛЯ СПАИВАНИЯ С ЖЕЛЕЗОМ , включающее ВаО, AljOj, , SiO, , отличающееся тем, что, с иелью повышения термического коэффициента линейного расщирения и обеспечения удельного сопротивления при 400 С не ниже 10 Ом-см, оно дополнительно содержит МдО при следующем соотнрщении компонентов, мас.%: ВаО70,5-72,0 . All О,4,1-6,0 ,12,55-16,0 SCO г5,2-5,4 ,1-1,5 MgO, 2,75-3,1 (Л с

(l9) (1)) СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(sl) С 03 С 3/12: С 03 С 3062

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3718793/29 вЂ” 33 (22) 03.04.84 (46) 30.04.85. Бюл. М 16 (72) М. Д. Щеглова, А. В. Косенко и Э. Я. Берковский (71) Днепропетровский химико-технологический институт им. Ф. Э. Дэержинского (53) 666.112.6 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 608775, кл. С 03 С 3/10, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР N 649667, кл. С 03 С 3/10, 1977 (прототип). (54) (57) СТЕКЛО ДЛЯ СПАИВАНИЯ С ЖЕЛЕЗОМ, включающее ВаО, А120,, В О, $ 0, е20 3, о т л и ч а ю щ e e с я тем, что с целью повышения термического коэффициен-. та линейного расширения и обеспечения удельного сопротивления при 400 С не ниже

10 Ом см, оно дополнительно содержит MgO прн следующем соотношении компонентов, мас.%:

ВаО 70,5 вЂ” 72,0

А12 Оа 4,1-6,0

В 20э 12,55 вЂ” 16,0

SLО г 5,2 вЂ” 5,4

Fe 20 0,1- 1,5

MgQ 2,75-3,1

3 11529

Изобретение относится к составам стекол, используемых для герметичного спаивания с железом, а более конкретно к бесщелочным многобариевым стеклам, применяемым в качестве диэлектрика вакуум-плотных металлостеклянных узлов (МСУ), содержа1цих в качестве металлической арматуры углеродистые стали и работающих в жестких температурных условиях.

Задачей изобретения является замена дефи- 1и цитной коваровой арматуры на более дешевую железную в конструкциях металлостеклянных узлов, работающих при температурах от

400 С и в условиях частых теплосмен, путем повышения термического коэффициента линейного расширения (ТКЛР) стекла, выполняющего роль герметика-диэлектрика в данных узлах до величины ТКЛР железа при обеспечении высоких диэлектрических свойств (р.„„) i 10а Ом см) при этих температурах.

Известен состав стекла, содержащий, мас.%:

810 г 5,5-14,5; ВгОз 16,5 вЂ” 22,0; ZnO 3,5вЂ”

12,0; ВаО 52,5-63,0; Аlг Оа 2,5 вЂ” 3,0; Еег Оз

2,0-3,0 Щ .

Отсуствие в составе стекол щелочей обусловливает их хорошие диэлектрические свой. ства при температурах до 600 С. Однако эти стекла обладают низким ТКЛР (oL го+гоо =

=(76,4 вЂ” 87,7) -10 l l/ãðàä), ие позволяющими получить согласованные спаи с железом 30 (Ы = (110 вЂ” 120) 10 1/град) ввиду значительного расхождения ТКЛР спаиваемых материалов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является стекло, содержащее, мас.%:

SiOг 3 вЂ” 12 В гОо 14 вЂ” 15,5; ВаО 62 вЂ” 64;

ZAO 7,5 вЂ” 12,0; А1г Оо 3 вЂ” 5; ЕегОз 1,5 вЂ” 3,5.

Указанное соотношение компонентов позволяет производить варку стекол при относительно

40 низкой температуре (1.300 С). Стекла обладают высоким удельным сопротивлением при

300 С (2) .

К недостаткам данного стекла относится низкий коэффициент линейного термического расширения oL (го зоо1 = (98,5 вЂ” 102,0) х

° !О 1/град. Значительная разница ТКЛР металла и указанных стекол (до = (10 вЂ” 20)

- 10 1/град) не позволяет испольэовать после1 ние в качестве герметика металлостеклянных узлов, работающих в жестких температурных условиях (температура до 400 С, частые перепады Температур) .

Цель изобретения вЂ” повышение термическо$$ го коэффициента линейного расширения и обеспечение удельного сопротивления при

400 С не ниже 10 Ом.см.

Поставленная цель достигается тем, что стекло, включающее ВаО, А1гОз, В Оз, SiO>.,Fe, дополнительно содержит MgO при следующем соотношении компонентов, мас.%: ВаО 70,5 вЂ” 72,0; Аl Оз4,1 вЂ” 6,0; В О„

12,55 вЂ” 16>0; Si 0 5,2 вЂ” 5,4; РегО 0,1вЂ”

1,5; MgO 2,75 вЂ” 3,1.

Шихты стекол готовят из оксидов магния, алюминия, железа, карбоната бария, борной кислоты, и кварцевого песка, тщательно перемешивают и варят в корундизовых тиглях при

1300 С в течение 1 ч. Готовую стекломассу отливают в формы для определения физикохимических свойств.

Составы синтезированных стекол и их основные физико-химические свойства в сравнении с известным приведены в табл. 1 и 2.

Как видно из табл. 2, синтезированные стекла обладают более высоким ТКЛР в сравнении с прототипом, при этом их электрические свойства остаются достаточно высокими, что позволяет их эксплуатировать при температурах до 400 С (ТК,оо ) 400 С). ТКЛР синтезированных стекол близок к ТКЛР углеродистой стали, что позволяет получить согласованные спаи, которые можно эксплуатировать в условиях частых теплосмен.

Предлагаемые стекла используют для спаивания с железом. В основу технологии спаивания положен метод мультиформ. Тонкомолотый порошок стекла, проходящий через сито

4900 отв/см, слегка увлажняют водой и прессуют таблетку необходимых размеров и конфигурации. Таблетки высушивают и спекают в муфеле при t = 650-670 С в течение 10вЂ”

15 мин. Готовые стеклотаблетки спаиваются в печи с железной арматурой при т = 800 С в защитной, либо в слабовосстановительной среде (азот, азотоводородные смеси).

Спаянные металлостеклянные иэделия подвергаются испытаниям на вакуум-плотность на галиевом течеискателе ПТИ вЂ” 10, а также испытаниям на термоциклирование (вЂ” 40)вЂ” вЂ” (+200 С). Количество термоциклов до разрушения (натекаиия) составляет не менее 3, тогда как МСУ, паяные стеклом-прототипом, не выдерживают испытаний на термоциклирование.

Испытания спаянных образцов показали, что синтезированное стекло можно использовать для спаивания с железной арматурой в различных металяостеклянных узлах, подвергаемых в процессе эксплуатации частым теплосменам.

1152939

- Таблица 1

Окислы

MgO

2,75

3,10

3,00

2пО

71,50

ВаО

72,00

71,00