Способ изготовления металлокерамических соединений

 

Изобретение относится к получению соединений диэлектрика с металлом и может быть использовано в электронной, радиоэлектронной и приборостроительной промышленностях. Изобретение позволяет повысить выход годных соединений деталей по вакуумной плотности. Для этого в способе, включающем приготовление металлизационной пасты смешением 70-79 мас.% молибдена, 15-20 мас,% марганца и 6-10 мас.% неметаллической добавки, в качестве неметаллической добавки используют смесь нитрида бора и двуокиси кремния при массовом соотношении компонентов 1:1. При этом применяют нитрид бора графитовой структуры, который предварительно прокаливают на воздухе при 600-650°С в течение 1 ч, двуокись кремния вводят в ультрадисперсном состоянии со средним размером частиц 5-40 нм, вжигание пасты проводят при 1150-1220°С, а пайку осуществляют при давлении 0,2-0,4 кг,см<SP POS="POST">2</SP>. Выход годных составляет 92-100%, термостойкость узлов диаметром 50 мм без потери вакуумной плотности - 60 циклов в режиме 20-600-20°С. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 04 В 37/02

I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4366680/23-33 (22) 18.01.88 (46) 15.09.89. Бюл. Р 34 (72) С.M. Быстрицкая, В.К. Ерошев, Н.В. Платонова и М.Д. Бершадская (53) 666.798.2 (088.8) (56) Патент США N - 3620799, кл. 106-1, опублик. 1971.

Патент США Н 3801363р кл. 106-1, опублик. 1974.

Авторское свидетельство СССР

9 261965, кл. С 04 В 37/02, 1970. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к способам получения соединений диэлектрика с .металлом и может быть использовано в электронной, радиоэлектронной и приборостроительной промышленностях.-"

Изобретение позволяет повысить выход годных соединений деталей по вакуумИзобретение относится к способам получения соединений диэлектрика с . металлом, в частности к получению металлокерамических (м.к.) соединений из корундовой керамики преимущественно размером более 150 мм, и может быть использовано в электрон-. ной, радиоэлектронной и приборостроительной промышленностях.

Крупногабаритные (размером более

150 мм) м.к. соединения используют в электровакуумных приборах, в частности, в качестве высоковольтных изоля= торов, к которым предъявляется требо ванне вакуумной плотности. Кроме тоÄÄSUÄÄ 1507758 А 1

2 ной плотности. Для этого в способе,, включающем приготовление металлизационной пасты смешением 70-79 мас.Ж молибдена, 15-20 мас.% марганца и 610 мас.% неметаллической добавки, в качестве неметаллической добавки используют смесь нитрида бора и двуо-. киси кремния при массовом соотношении компонентов 1:1. При этом применяют нитрид бора графитовой структуры, который предварительно прокаливают на воздухе при 600-650 С в течение

1 ч, двуокись кремния вводят в ультрадисперсном состоянии со средним размером частиц 5-40 нм, вжигание пасты проводят при температуре 1150-1220 С, ф а пайку осуществляют при давлении

0,2-0,4 кг/см . Выход годных состав ляет 92-100%, термостойкость узлов диаметром 50 мм без потери вакуумной плотности — 60 циклов в режиме

20-600-20 С. 1 табл.

ro такие соединения должны выдерживать не менее пяти нагревов в температурном режиме откачки приборов (в течение 4-5.ч при 600 С).

Целью изобретения является повышение выхода годных соединений круп" ногабаритных (диаметром более 150 мм) металлокерамических деталей по вакуумной плотности.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Введение в пасту добавки приведенного ниже состава при соблюдении указанных режимов обработки и требований к структуре и дисперсности.Результаты испытаний (выход годных

30 по вакуумной плотности и показатели термостойкости) приведены в таблице.

Способ изготовления металлокерамических соединений, включающий приготовление пасты путем смешивания молибдена, марганца и нитрида бора со связующим, нанесение пасты на соедин няемые поверхности корундовой детали, вжигание к пайку с металлом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода годных соединений крупногабаритных деталей по вакуумной плотности, используют нитрид бора графитной структуры, предварительно прокаленной при 600-650 С в течение часа, при смешивании в пасту дополнительно вводят аэроскп в массовом соотношении к нитриду бора, равном

1:1, при следующем соотношении компонентов пасты, мас. 3:

Молибден 70-79

Марганец i5-20

Нитрид бора 3-5

Аэросил 3-5 вжигание проводят при температуре

1150-1220 С, а пайку осуществляют при давлении 0„2-0,4 кг/см, 3 15077 ее компонентов обеспечивает высокую реакционную способность пасты, что в сочетании с использованием предложенных режимов ее вжигания гарантиру- 5 ет прочное сцепление металлиэацион-, ного слоя с корундовой керамикой при полном исключении деформации крупно габаритных керамических деталей.

Необходимость использования порош-10 ков BN совершенной графитовой струк" .туры связана с их высокими смазочными свойствами, улучшающими адгезкю

1 порошка к керамике. При использовании порошков раэупорядоченной турбострат-15 ной структуры, не обладающих сма.зочными свойствами, их ацгеэия к керамике недостаточна, Роль предварительного прокаливания порошка BN в предложенных условиях 20 обусловлена увеличением реакционной способности порошка за счет поверхностного окисления. частиц в процессе прокаливания.

Ультрадисперсное состояние 8 0 вносит значительный вклад в повыше, ние реакционной способности пасты, однако превышение верхнего количественного предела ультрадисперсного компонента приводит к технологическим трудностям в приготовлении пасты, Пример. Исходные компоненты ! . :металлизационной пасты смешивают в

1 ! соответствии с рецептурамн 1-11, привепенньащ в таблице. Смешение осу ществляют в стальном барабане твердосплавными шарами в течение 8 ч.

Нитрид бора графитовой структуры предварительно прокаливают на воздухе при 600-650ОС в течение i ч.

Оксид кремния вводят в пасту в виде аэросила. В качестве связующего используют биндер на основе нитроклетчатки.

Пасту наносят на торцовую поверхность цилиндров иэ керамики ВК94-I наружным диаметром 250 мм, внутрен ним — 230 мм (ширина эоны спая 10 мм)

1 высотои 30 мм. Нанесенное покрытие вжигают в атмосфере увлажненного формиргаза при 1150-1220 С.

После процесса металлизации осуществляли сборку узлов, состоящих из трех цилиндров, соединяемых через прокладку иэ сплава 29 НК толщиной

0,4 мм при использовании в качестве припоя медной фольги толщиной 0,1 мм.

На торцовую поверхность верхнего цилиндра устанавливали груз, обеспе-.удел ьное

0,4 кг/см (масса груза от 15 до

30 кг). Пайку проводили в сухом водороде при 1083 С с выдержкой в течение

3 мин.

Вакуумную плотность полученных крупногабаритных м.к. соединений проверяли на течекскателе ПТИ-7. Для проверки термостойкости узлы подвергали пяти циклам прогрева при 600ОС в течение 10 ч.

Для сравнительной оценки термической надежности спаев по стандартной методике предприятия (термоциклирование в режиме 20-600-20 С на воздухе) параллельно с крупногабаритными соединениями тем же способом изготавливали компенсированные м.к. спаи диаметром 50 мм с шириной зоны спая

6,5 мм и толщиной манжеты из сплава.

29НК 0,5 мм при использовании припоя в виде медной фольги толщиной

0,1 мм. За базу для сравнения взяты образцы, изготовленные в соответствии с прототипом.

Формула изобретения

1507758

Термостойкость, циклы

ТемпеВыход годных по ва

Давл еСостав пасты,мас.X

Характеристика компонентов неметаллической добавки

Рецеп тура ратура вхигание при пайке, Пеметалличес кая добавка, мас. Ж

Мп

Мо

SiO куумной плотно сти, а пасты, с кг/см1

Условия прокалки

Крист ел . стр-ра

Коли- Соотчест- ношено ние

Т, С

Графит 600 1 1200 0,4 !00 5* 60"

75 15 10 1:1

Ультрадисперсный порошок— азросил с, размером частиц

5-40 нм

600

Графит 600

60*

60*

0,4 !00 5е

0,4 100 5*

1 ° 1200

1 1200 ч

70 20 10 1:1

72 18 10 1:1

Ультрадиспер сный порошок— аэросил с размером частиц

5-40 нм

60-80

* Металлокерамические соединения после испытания сохранили вакуумную плотность.

Составитель Н. Соболева

Техред М. Ходанич Корр ек т ор Т, Палий

Редактор М. Бандура

Заказ 5512/28 Тираж 591 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

5

7

9

10 11

Прототип

79

77

72

72

72

72

15 б

1 5 8

15 10

18 10

18 10

18 10

18 10

18 10

1:1

1:1

1:1

1:1

1:1

1:1

1:1

1:1

11 и

tl н

It

tt

It

600

1 1200

1 1200

1 1200 1 1150

1 1220

1 1200

1 1200

1 1200

12701350

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

Ою2

0,3

0,4

100 !

92

92

100

Прогрев узлов ф 250 мм в водороде при

600 С

10 ч

5*

5*

5*

5*

Я*

5*

5*

Термоциклнрование узлов а 50 мм на возухе в евиме

20-60020 С

60*

60™

60*

60*

60*

60*

60*

60*