Стеклокерамический припой

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) дополнительное к авт. Свид-ву (22) Заявлено 15.117á (21) 2420419/29-33 с присоейинением заявки ¹ (23) т1риоритет (43) Опубликовано 0504783этоллетень N 13 (45) Дата опубликования описания 09,0378

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 601270

С 04 В 37/02 (ввнварвтвввныв квинтет

Вввета Иннветрев ШР ве аввам нвввретвннй к открытей (5З) УЛн ббб .798. 2 (088.8) (72) %вторы изобвтетения

Н.М.Козлова, Н.В.Шишков, В.К.Гришин и (0.Е.Быстров

Pl) Заявитель (54) СТЕКЛОКЕРАМИЧЕСКИЙ ПРИПОЙ хО 40-б0

5- 12

А(0 12-25

Изобретение относится к технологии соединения керамики с металлом, в частности к пайке керамики на основе

Т) ОВ, и 2>O@ в электромеханическом датчике кислорода.

Известны припои для соединения керамики и металла на керамической основе, содержащие окись кремния 11.

Однако в таких припоях из-эа кристаллизации стеклофазы при повышенных температурах возможны фазовые изменения.

Кроме того, температура размягчения припоечных стекол низкая, а окись кремния испаряется в вакууме..

Известны припои, состоящие из СаО, Ъ(аОЕи МфЗ $2) Нли СаО, ВаО и Ь О l3), Высокая температура плавления (1350 С и более) приводит. к значительной рекристаллизации металла при пайке. При очень высоких. температурах пайки усиХивается химическое взаимодействие расплава с тугоплавкими металлами группы, что в ряде случае нежелательно °

Наиболее близок к заявляемому припой $4) содержащий около 50% / О и

Вео.

Укаэанный припой стоек в агрессивных средах, но имеет высокую температуру пайки (1580 C).

Одним из основных критериев пригодности керамического припоя для вакуумноплотного соединения металла с керамикой, работающего при повышенных

5 температурах, является согласованность термического расширения - припоя и выбранной пары керамической и металлической деталей. Ввиду того, что керамические материалы на основе тЕО или

10 г О, легированные окислами редкоземельных элементов, характеризуются значительно более высоким термическим расширением, чем, например, AP>Q, соединение их с тугоплавкими металлами

15 представляет более сложную задачу.

Целью изобретения является сниженис температуры пайки и обеспечение коэффициента термического расширения (КТР), согласующегося с КТР соединяе20 мых материалов.

Поставленная цель достигается за счет того, что припой, включающий в,0а и ВеО, дополнительно содержит А 2,0З, СаО, 21 О и TKO при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

601270

Се,О 12" 25

1, 5-7 т1 02 0,1-10

32О 40-60

ВеО 5-12

Ь403 12-25

СФО 12-25

Е О 1,5-7

ТКО 0,1-10

Составитель Н.Соболева Техред k.Давидович КоРРектоР С.Гараснняк

Редактор Н.Вирко

Эакаэ 16 34/3 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Сплавы на основе ванадия, согласующиеся по коэффициенту термического расширения с керамикой хорошо смачиваются разработанным припоем в вакууме и в инертном газе и не дают раковин в зоне спая.

Припой обладает электроизоляционными свойствами (его P = 1 ° 10 ом.см.

Ю при t 600 C) . Соединения, выполненные этим припоем, стойки в высоком 15 вакууме при температурах до 1000 С.

Как показали испытания, паяный узел сохраняет вакуумйую плотность после выдержки в жидком натрии технической чистоты при 600-8004С в течение длительного времени (свыше 500час)

Прочность соединения на разрыв превышает прочность керамики твердого электролита (разрушение во всех случаях происходит на керамике) .

Пример. Керамику состава

Т) 0 + 16 мола% окиси иттрия (твердый электролит), имеющую коэффициент термического расширения в интервале 201000 С, равный 10,1" 10 0„ впанвают в трубку из ванадиевого сплава.

Паяная деталь является основным узлом датчика кислорода и инертных и восстановительных средах.

Приготавливают припой следующего состава, вес.%| T>0055„ СаО 13,8, 35

Ab 6,2, Ew Q

1,5.

Его составляют следующим образом.

Первый состав готовят соосаждением иэ растворов тех компонентов, ко- 40 торые дают нерастворимые шавелевокислые соли (иттрий, торий, кальций), второй — соосаждением соответствующих гидроокислов раствором аммиака (бериллий, алюминий, цирконий) . Осадки про- 15 каливают на воздухе при 800еС в течение 2 час для перевода их в окислы.

Порошки смешивают до.однородного состояния. Приготовленный таким образом припой весьма однороден по составу н 60 может применяться для пайки миниатюрных деталей беэ приготовления плавле ной фритты, которую обычно требуется измельчать в тонкий порошок.

Полученную однородную смесь окислов уплотняют гндростатически и гранулируют.

Пайку керамического диска из вакуумноплотного твердого электролита про

-ч -з изводят в вакууме 1 10 -1 10 торр прн температуре 1260 С, наблюдая визуально за плавлением припоя и его растеканием. Паяное изделие охлажда1от со скоростью не более 2000 С в час, Для керамики на основе 7гО с добавкой V О- рекомендуется, например,, а припой . содержащий вес.% V O>47„

ВеО 9,3, СаО 25, At 0 12, Хг 026,5 и

Т).О 0,2.

Формула изобретения

Стеклокерамический припой для соединения керамики, преимущественно на основе 2 О или ТИМОХ," с конструкционным металлом, включающий Ч1О и

ВеО, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры пайки, обеспечения коэффициента термического расширения (KTP), согласующегося с КТР соединяемых материалов, он дополнительно содержит A(zQ СаО, Х О< и Т) О при следующем соо ошении кома понентов, вес ° %:

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 374133, кл. В 23 К 35/00, 1971.

2. Патент Великобритании 9 1154267, кл. С 1 J 1969.

3. Патент ФРГ 9 1221131, кл. 80 в 23/30, 1966.

4. Заявка Франции 9 2018470. кл. С 04 В 37/00, 1970.