Сплав с заданным температурным коэффициентом линейного расширения

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению сплавов с заданным температурным коэффициентом линейного расширения из слитков большой массы для последующего изготовления из них корпусов интегральных схем и других элементов электровакуумных приборов посредством пайки. Сущность; предложенный сплав содержит, мас.%: никель 41,5-42,5; марганец 0,2-0,5: кремний 0,05-0,15; бор 0,001-0,003; углерод 0,003-0,015; алюминий 0,02-0,10; титан 0,03-0,15; РЗМ 0,01- 0,05; медь 0,02-0,10; железо остальное. Использование предложенного сплава позволяет получать из слитков большой массы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 С 38/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

30-80

Не более 7

Не более I

Не более 0,5

Не более 0,10

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4850082/02 (22) 12.07.90 (46) 30.05,92. Бюл. ¹ 20 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им, И,П.Бардина (72} 0,Ф.Аксенов. Ф, В. Иванов-Филиппов, В.X.Ëåâèíçoí, В,А.Федорович, А:В,Фрейман, Л.В.Рослякова, T.Ã.Короткова, В,П,Никитин, А.Б.Сергеев, Г,Е.Трусов, Л.А,Агишев и Г,С,Быковский (53) 669.15.24(088.8) (56) ГОСТ 10994-74.

Заявка Японии

¹ 60 — 159157. кл. С 22 С 38/54, 1985. (54) СПЛАВ С ЗАДАННЫМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ЛИНЕЙНОГО

РАСШИРЕНИЯ

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к получению сплавов с заданным. температурным. коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) иэ слитков большой массы для последующего изготовления иэ них корпусов интегральных схем и других элементов электровакуумных приборов посредством пайки.

Для изготовления элементов электровакуумных приборов используют сплав с заданным ТКЛР 4,5 — 5,2х10 град (в интервале температур 20-300"С), Соединение деталей из такого сплава с керамикой осуществляется методом пайки высокотемпературными припоями, Известен сплав, содержащий. мас.g: никель 41,5-42,0, марганец не более 0,3; а

„„SU „„1737013 А1 (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к получению сплавов с заданным температурным коэффициентом линейного расширения из слитков большой массы для последующего изготовления из них корпусов интегральных схем и других элементов электровакуумных приборов посредством пайки. Сущность; предложенный сплав содержит, мас.og. никель 41,5-42,5; марганец 0,2-0,5: кремний 0,05 — 0,15: 6ор

0,001 — 0,003; углерод 0,003 — 0,015; алюми.ний 0 02 — 0 10; титан 0 03 — 0 15; Р3М 0 01—

0,05; медь 0.02-0,10; железо остальное.

Использование предложенного сплава позволяет получать из слитков большой массы (4,5 — 12 т) широкую тонкую ленту для изготовления деталей злектровакуумных приборов и корпусов интегральных схем с хорошей смачиваемостью высокотемпературными припоями 2 табл. также не более 0,1 меди, 0,010 серы, 0,006 фосфора, 0,03 углерода в качестве неизбежных примесей.

Недостатком этого сплава является высокое содержание углерода, что приводит к выделению газов при пайке и образованию пузырей в местах спая, а также низкая смачиваемость высокотемпературными припоями.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому сплаву является сплав следующего состава, мас. 7:

Никель

Хром

Марганец

Кремний

Алюминий

1737013

Титан 0,005-0,03

Углерод Не более 0 03

Бор 0,001 — 0,003

Сера Не более 0,03

Фосфор Не более 0,03

Железо Остальное

Недостатком этого сплава является низкая смачиваемость сплава высокотемпературными припоями, а также низкая ударная вязкость в литом состоянии, Цель изобретения — улучшение смачиваемости сплава высокотемпературными припоями и повышение его ударной вязкости в литом состоянии при высоких температурах.

Поставленная цель достигается тем, что сплав, содержащий никель, марганец, кремний, .бор, углерод, алюминий, титан и железо, дополнительно содержит редкоземельные металлы (P3M) и медь при следующем соотношении компонентов, мас, :

Никель 41,5-42,5

Марганец 0,2-0,5

Кремний 0,05-0,15

Бор 0,001-0,003

Углерод 0,005 — 0,015

Алюминий 0,02 — 0,10

Титан 0.03-0,15

РЗМ 0,01-0,05

Медь 0,02-0,10

Железо Остальное

При этом сумма содержания углерода и бора должна соответствовать следующему соотношению: (70 С)+5(В) — 0,0100,030, сумма содержаний бора и РЗМ должна соответствовать соотношению: (70РЗМ)+3(B) = 0,023 — 0.055, а сумма содержаний меди, титана и алюминия должна составлять; (Cu) + (7Т!) + (Al} = 0,07-0,25, Пример. Сплавы выплавляли в вакуумной индукционной печи с тиглем вместительностью 6,5 т, В тигель загружали расчетные количества никеля, железа и при необходимости, если содержание меди в железе было ниже расчетного; меди, С последней корзиной в печь загружали расчетные количества алюминия, а затем после заполнения камеры печи аргоном марганца, РЗМ, бора, титана. После доведения темпе ратуры расплава до заданной металл разливали в изложницы для слитков массой 6,2 т.

Исследованные свойства сплава не зависели от соотношения отдельных Р3М, содержащихся в готовом металле, а определялись их суммарным содержанием.

Полученные при разливке слитки подвергали ковке при температуре начала ковки 1200 — 1150 С, конца ковки 900 — 850"С.

Поковки прокатывали в горячем состоянии по соответству,ощим режимам на полосу толщиной 3,0-3,5 мм, а затем после травления или абразивной зачистки прокатывали в холодном состоянии на ленту толщиной

0,1 — 0,2 мм. В дальнейшем из полученной ленты изготавливали детали электровакуум10

55 ных приборов или корпуса интегральных схем.

Влияние различных добавок на пластичность метаЛла в горячем состоянии изучали. на металле различных вариантов выплавки и оценивали по ударной вязкости образцов сплава при 1100 и 1200 С, Прочность готовой ленты на изгиб оценивали по числу гибов до разрушения при испытаниях методом "гиб с перегибом" (на образцах ленты толщиной 0.1 мм), Размер зерна в ленте определяли на шлифах, полученных на готовой ленте после отжига в вакууме при

100 С. Оценку смачиваемости металла высокотемпературными припоями осуществляли по отношению площадей, занимаемых каплей припоя до и после расплавления припоя на металлической пластине (ленте), изготовленной из испытываемого сплава.

Химический состав испытанного металла приведен в табл.1, а результаты испытаний металла по указанным параметрам приведены в табл.2. там же приведены значения ТКЛР для сплавов различного состава, Иэ данных табл.1 и 2 видно, что дополнительное введение в сплав Р3М и меди позволяет получить сплав, хорошо смачиваемый высокотемпературными припоями, при малом размере зерна в ленте. что обеспечивает ее прочность при изгибе. При отсутствии указанных добавок смачивание сплава припоями ухудшается. ТКЛР сплава при микролегировании Р3М и медью в укаэанных пределах не изменяется, Таким образом, использование предлагаемого сплава позволяет получить из слитков большой массы широкую тонкую ленту для изготовления деталей электровакуумных приборов и интегральных схем с хорошей смачиваемостью высокотемпературными припоями, Формула изобретения

Сплав с заданным температурным коэффициентом линейного расширения преимущественно для изготовления посредством пайки деталей электровакуумных приборов и корпусов интегральных схем, содержащий никель. марганец, кремний, бор, углерод, алюминий, титан и железо, о тл ич а ю щи йс я тем, что, сцельюповышения ударной вязкости сплава в литом состоянии и улучшения его смачиваемости высокотемпературными припоями, он дополнительно содержит редкоземельные ме1737013

Табпмва 1!

".Cu) 4(2Т() 4 (IC) 4 5(40) (2Рот!) 43(20) Содеокание компонентов ° спмве, мас.2

Состав

Смпае

Р -1 г — ь(гй)) Никепь (йаргьмец)Кремний j oop j Углерод (Дппьыний Титам j P3II (Падь и

Лредппыанный

0,010 0,02 о,a!0 0,02

0,035 0,06

О,О46 О,О6

0,046 0,10 е,a5 a,!î

0,046 0,05

0,02

0,02

0,06

0,06

0,05

0,10

0,05.

0,06

0,03

0,02

0,09

0,09

0,10

0,05

0,f5

0,02

41,5 0,2 0,05

41,5 0,2 0,05

42,0 0,35 0,10

42,0 0,35 0,10

42,5 0,5 0,15

42,5 0,5 0,15

42,5 0,5 0,15

42,0 0,35 0,10

0,07

0,07

0,21

0,21

0,25

0,25

0,25

0,08

О ° 010

a,0! 3

0,020

0,025

0,030

0,029

0,025

0,030

0,023

0,026

0,041

0,055

0,055

0,053

0,052

0,006

0,001

0,002

J 002

0,003

0,003

0,001

0,002 о,оог

О ° 005

0,002

0,010

0,010

0, 015

0,015

0 ° 015

0,02

Известный

Т а б и м в ° 2

ТКЛР в мнтвр° апе тенпераеур 20-1004С (х10 C K ) Сг,пав

Состав

Удво а кГlcH пр» температуре, С

Средний размер зерне а пента ew

Ковкость спмтков бопывой массы

Результьтм испытаний ленты топмииой О,I ми иа гиб с перегибом (копичество гибов до разрувание) Смамнааемость ленты. припомни

1200

1la0

Серебрпмьм пад мат

Удоепет° кари тепьнав

ЛОЕОПОМемнмй

6,5

14,6

4,5

0,0!2

10,2

5,5

2

4

6, 7

5,0

5,4

5.2

4,8

5,4

5,3

1,2

14,8

14,9

13,6

13,9

13 8

14,0

8,0

10,4

10,1

9,9

10 ° О

9,8

9,9

6.3

4,6

4,9

4,8

5.2

5,1

5,0

4,2

0 I014

0,0!0

0,010

0,009

0,011

0,008

0,030

6,1

5.8

5.7

4.,9

5.1

4 ° 7

l,7 и

I н

II н

9

11

Трет!Нны пп покое как

Составитель Е.Носырева

Редактор М.Недолуженко Техред М.Моргентал Корректор Л.Патай ЮА

Заказ 1870 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 таллы (P3M) и медь при следующем соотношении компонентов, мас, :

Никель 41,5 — 42,5

Марганец 0,2-0,5

Кремний 0,05 — 0,15

Бор 0,001 — 0,003

Углерод 0,003 — 0,015

Алюминий 0.02-0,10

Титан 0,03 — 0,15

Редкоземельные металлы 0,01 — 0,05

Медь 0.02 — 0,10

Железо Остальное при этом сумма углерода и бора должна соответствовать соотношению (С) + 5(В)™

5 = 0,010 — 0,030, сумма Р3М и бора должна соответствовать соотношению ($РЗМ)+3(% В) =0,023 — 0,055, а сумма меди, титана и алюминия должна составлять (Cu)+(QTi)+(Al) = 0,07 — 0,25,