Справочник работника механического цеха - Каценеленбоген М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
2. Твердофазный метод, примером которого является молибдено-марганцевый (см. далее), отличается от метода с активным металлом температурами, соответствующими точкам размягчения применяемых керамик и тем, что в этом процессе обычно попользуется атмосфера водорода. По этому методу молибден и марганец в форме порошка наносятся на керамику на связке с помощью кисти, пульверизатора или погружением. Порошок наносится на участки, которые следует спаять Покрытая таким способом керамика отжигается в атмосфере водорода при температуре несколько ниже точки размягчения керамики (для окиси алюминия — около 1 350 °С). Керамические и металлические детали собираются затем с прокладками из припоев в форме колец, дисков, шайб или в некоторых случаях с медью, никелем, серебром или комбинациями этих и других металлов, нанесенных электролитически. Собранный узел затем отжигается в водороде при температуре, соответствующей выбранному припою.
Молибден-марганцевый метод обеспечивает прочные швы, получаемые с хорошей воспроизводимостью. Он имеет также то преимущество, что в нем удается достаточно точно локализировать металлизированный участок и, кроме того, он не очень чувствителен к малым изменениям атмосферы и температуры отжига. По сравнению с «активным» методом он имеет недостаток, заключающийся в необходимости двух отжигов, а также в том, что действие водорода может привести к некоторому обесцвечиванию и ухудшению электрических свойств некоторых видов керамики. (Алунд высокой степени чистоты свободен от этих недостатков и поэтому широко используется в этом методе.)
В обоих методах чисто! а является необходимой. Металлические и керамические детали должны быть очищены ультразвуковым методом и храниться в герметичных контейнерах, к ним следует прикасаться только в перчатках или с помощью инструмента.
Крепежных деталей и оправок при пайке следует по возможности либо избегать, либо свести число их к минимуму за счет соответствующей конструкции монтируемого узла.
Категорически запрещается оставлять глухие газовые карманы при сборке металлокерамических узлов, так как присутствие даже малых количеств кислорода, особенно в «активном» процессе, может привести к неудаче.
Для всех типов металлокерамических спаев чрезвычайно важен правильный подбор материалов по коэффициентам расширения. Для всех металлокерамических спаев характерно наличие существенных напряжений, даже в случае, когда достигнуто наилучшее согласование коэффициентов расширения. Когда металл окружает керамику, последняя испытывает действие сжимающих напряжений, и это является предпочтительным по сравнению с противоположным случаем (керамика окружает металл). Керамика обычно весьма прочна на сжатие и очень слаба на растяжение (алунд и в этом случае обладает наилучшими свойствами).
Подробное руководство по изготовлению «молибден-марганцевых» спаев призе-дено ниже.
Молибден-марганцевые спаи металл — керамика. Керамические детали, используемые для большинства электрических и механических применений, должны быть сое-
4—454 49'
Рис. 14. Типы спаев.
а — внешний спай; б — конусный спай; в — внутренний спай; 1—пайка, 2 — колпачок; 3 — мембранный фланец, 4 — самоцентрирующийся конус; 5 — ввод; 6 — ввод с фланцем; 7 — ввод с мембранной втулкой, $ — втулка; 9 — внутренний чашкообразный спай
чинены с одной или более металлическими деталями, чтобы образовать единый метал-локерамический узел. Обычно швы между металлом и керамикой должны быть ваку-Р умноплотными. Они должны также
противостоять сильным температурным и механическим ударам и вибрациям.
Керамические композиции, используемые для металлокерамических V3ioiB, должны обладать рядом важных характеристик: а) вакуумной
плотностью; б) хорошими механическими свойствами; ib) высокой сопротивляемостью термическим ударам; г) жаропрочностью; д) малыми допусками на обработку; е) стандартностью изготовляемых партий (для производства большого масштаба). Кроме того, при использовании в электронных и электрических устройствах керамика должна обладать хорошими диэлектрическими свойствами.
Из всех керамических композиций лучше всего этим требованиям отвечает высокоглиноземистая керамика. Большинству обычных требований отвечает 85%-ный алунд, например для питающих вводов в устройствах, работающих на постоянном токе или низкой частоте. Более жестким электрическим требованиям отвечает 94, 96, 99 или, наконец, 99,5%-ная окись алюминия — для особо жестких требований. Если необходимы большая способность к рассеиванию мощности при высоких температурах и высокая теплопроводность, то применяют окись бериллия.
Выбор металла. При грамотном конструировании температурные коэффициенты линейного расширения керамики и металла должны быть максимально согласованы. В противном случае напряжения, которые возникают при изменении температуры, могут привести к разрушению спая. Обычно используют железо-никеле-вые сплавы, ковар, никель, нержавеющую сталь, некоторые типы монеля, медь и молибден. Выбор металла зависит от применения и типа спая.
Конструкция металлокерамических спаев. Тип спая между керамикой и металлом является определяющим в конструировании металлокерамических соединений.
