Припой для пайки керамики

 

Изобретение относится к области пайки , в частности к припоям на основе оксидов , применяемым для пайки металла с керамикой, в изделиях, работающих в среде паров щелочных металлов. Сущность изобретения: припой, содержащий, мас.%: 25-30. СаО 25-30. В20з 19-28, L120 21- 26, имеет в зависимости от состава температуру ликвидус от 820 до 960°С и коэффициент термического расширения 8,6 - 8.9 . С помощью такого припоя можно при температурах до 1000°С получать качественные согласованные спаи металла с керамикой, не ухудшая ее свойств, устойчивые к воздействию паров щелочных металлов. 1 табл.

союз соВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК (51)5 С 04 В 37./02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4790808/33 (22) 13.02.90 (46) 07.09.92 Бюл. М 33 (71) Московский. авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.tO.Êîæàòêèí, Р,Г.Тазетдинов, А.Г.Гоголев, В.М.Ганюшин, Г.И.Артамонова и

Т.С.Жукова (56) Авторское свидетельство СССР

N 409976, кл. С 03 С 3/22, 1972.

Патент США N. 4326038, кл. С 03 С 3/12, 1985.

Патент CLUA N 4208605, кл. С 03 С 3/00, 1980.

Изобретение относится к области пайки, в частности к припоям на основе оксидов, применяемым для пайки керамики с металлом в изделиях. работающих в среде паров натрия.

В настоящее время широко применяются металлокерамические изделия, работающие в среде паров щелочных металлов, в частности натрия. В ряде случаев спай металла с керамикой в таких изделиях должен обладать диэлектрическими свойства. Это достигается путем пайки припоями на основе оксидов. Во многих случаях в процессе пайки нельзя нагревать керамику до температур выше 1000 С из-за потери определенных свойств керамики при высоких температурах.

Существует множество припоечных стекол с температурой плавления ниже 1000ОС.

Однако в них содержатся в больших коли Ы 1759817 А1 (54) ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ КЕРАМИКИ (57) Изобретение относится к области пайки, в частности к припоям на основе оксидов, применяемым для пайки металла с керамикой, в изделиях, работающих в среде паров щелочных металлов. Сущность изобретения: припой, содержащий, мас. ) :

А! гОз 25 30, СаО 25-30. ВгОз 19-28, LbO 21"

26. имеет в зависимости от состава температуру ликвидус от 820 до 960 С и коэффициент термического расширения

8,6 . 10 — 8,9 106 град . С помощью такого припоя можно при температурах до

1000 С получать качественные согласованные спаи металла с керамикой, не ухудшая ее свойств, устойчивые к воздействию паров щелочных металлов. 1 табл. чествах компоненты, неустойчивые к воздействию паров натрия, к которым прежде л всего относятся оксид кремния — см. например, авторское свидетельство СССР М у

763297, кл. С 04 В 37/00 от 18.09.80, оксид свинца (см. например. патент Японии N 55154345. кл. С 03 С 3/00 от 01.12.80) и оксид. фосфора (см. например, авторское свидетельство СССР N. 688455, кл. С 03 С 3/16 от

01.10.79). ! с

Припои на основе оксидов, устойчивые д к воздействию паров щелочных металлов, имеют высокую температуру плавления. как правило, выше 1300 С (см, например, патент США N. 4199704, кл. С 03 С 3/00 от

22.04.80, патент США М 4326038, кл. С 03 С

3/12 от 20.04.82, авторское свидетельство

СССР М 13598 f 8, кл. Н 01 С 9/26 от

16.10.85).

1759817

При концентрации В Оз менее 19 мас.% ухудшается смачивание паяемой поверхности припоем. Концентрация В20з более 28 мас,% снижает стойкость припоя к воздействию.паров щелочных металлов, Вводить в,припой более 26 мас.% Liz0 не следует, в этом случае ухудшаются диэлектрические параметры припоя. СодержаIIII состав припоя, мас.2 Т, пп Г

A1e01 (СаО (i„O Ваоа

КТР, ддгеаия к паяемыи

Град .10 материалам

Устойчивость к. аоадейстаио паров при 400 С, и ликвиду- p, An ° см

25 25 25 . 840

1,2 1О 8,6

»о

Удоалетаорительиая

То we

3,6 10т

6,7 ° 10

4,4 10

8,2.10

8,8

8,3

Я,8

8,9

142

151

187

176

28

32

277

20 25

22 23

21 19

26 20

87о п

II

I 1

Составитель В.Кожаткин

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор И.LLlyn73a

Редактор

Заказ 3152 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат иПатент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

За прототип нами взят оксидный припой, содержащий(в % по массе) 34-60 AI203, 21-31 СаО, 1,4-4,0 В20з, 0,1-1.0 020, э также оксиды иттрия, циркония и стронция (cM. авторское свидетельство СССР ¹ 409976, кл. С 03 С 3/22, i972 r.). Температура пайки этим припоем лежит в пределах 12501550 С, поэтому его нельзя. применять для

-пайки керамики, максимально допустимая температура нагрева которой 1000 С.

Цель изобретения — снижение температуры пайки при сохранении свойств керамики,и обеспечение: устойчивости спая к воздействию паров щелочных металлов, Удовлетворяющий указанной цели припой содержит, мас.% 25 30 А!20з, 25-30

СаО, 19-28 ВгОз. 21-26 020,. ТемпеРатура ликвидус в зависимости от состава изменяется от 820 до.980 С, Данный припой имеет коэффициент термического расширения (КТР),.в пределах 8 10 — 9 10 град, что позволяет получать согласованные спаи керамики с такими металлами. как ниобий и тантал и сплавами на их основе.

При содержании А1гОз или СаО более 30 мас.% значительно повышается температура плавления припоя. Содержание А!20з менее 25 мас.% приводит к снижению его текучести. Содер>кание СаО менее 25 мас,% вызывает увеличение КТР припоя. что затрудняет получение согласованных спаев керамики с металлами. ние 020 менее 21 мас.% приводит к повышению температуры плавления.

Г1 р и м е р 1. Изготавливали припои различных составов, Определяли их свойст5 ва. Результаты представлены в таблице.

С помощью припоя ¹ 1 (см. таблицу) паяли керамику на основе со сплавом НЦ-1.

Результаты металлографических испытаний следования и испытаний спаев на вакуум10 ную плотность свидетельствовали о высоком качестве спаев. Разрушение спаев под действием коррозии при испытании в натрии при температурах 300-400 С происходило не ранее, чем через 130 ч.

15 Пример 2. С помощью припоя ¹ 1 паяли поликристэллический оксид алюминия со сплавом НЦ-1. Полученные спаи были вакуум-плотными и стойкими к воздействию паров натрия при температуре

20 200 С в течение не менее 320 ч.

Пример 3. С помощью припоя № 4 спаивали керамику 22Хс со сплавом 42Н..

Метэллографические исследования и испытания спаев на вакуумную плотность дали

25 положительные результаты.

С помощью данного припоя можно получать качественные спаи керамики с металлами, не ухудшая. свойств керамики, устойчивые к воздействиям паров щелочных

30 металлов.

Формула изобретения

Припой для пайки керамики, содержащий оксиды алюминия, ка71ьция, бора и лития,отличающийся тем,что,сцелью

35 снижения температуры спаивания при сохранении свойств керамики и обеспечения устойчивости спая к воздействию паров щелочных металлов. он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: оксид

40 алюминия — 25-30, оксид кальция — 25-30, оксид бора — 19-28. оксид лития — 21-26.