Стеклодувное дело - Легошин А.Я.
Скачать (прямая ссылка):
101 § 6. Впаивание металла в стекло
Впаивают металл в стекло в тех случаях, когда необходимо подвести электрический ток внутрь стеклянного сосуда или прибора, например при изготовлении прибора для электролиза или электродов для электрохимических исследований (платиновый, .стеклянный и другие электроды), для закрепления металла в стекле и п р о к а л ы в а н и я., о т в ер с т и й при изготовлении иголок или платиновых проволочек и ряда других целей.
Чаще всего в стекло впаивают проволоку или стержни из платины, молибдена, вольфрама, железа, титана, реже из никеля и меди, сплавов ковара, платинита и некоторых сортов стали. Каждый из перечисленных металлов может быть впаян лишь в стекла определенных марок. Исключение составляет платина, которая хорошо впаивается в стекла различных марок, кроме кварца (из-за высокой температуры размягчения кварца). Основное условие хорошего сплавления металла со стеклом — близкие по значению термические коэффициенты линейного расширения стекла и металла. Наиболее прочный спай образуется в том случае, когда коэффициент расширения стекла несколько больше (на 5—-8%), чем коэффициент расширения металла. При этом образуется «согласованный» спай. В противном случае при остывании в месте спая образуются радиальные и продольные трещины. Аналогичная картина происходит и в том случае, когда термический коэффициент линейного расширения металла значительно меньше термического коэффициента линейного расширения стекла. При этом получаются главным образом осевые трещины.
Особое значение процесс впайки металла в стекло играет в производстве электроламп и других электровакуумных приборов. В электровакуумной промышленности разработана целая серия марок стекла, которые классифицируют по группам. Каждая группа стекол предназначена для спаивания с определенными металлами или сплавами. Коэффициент линейного расширения стекол каждой группы близок к коэффициенту расширения соответствующих металлов или сплавов. В табл. 8 приведены термические ко-эффициенты линейного -расширения (ТКЛР) наиболее распрості
Таблица 8. Термические коэффициенты линейного расширения металлов и сплавов
Металл ТКЛР а, Металл ТКЛР а,
или сплав 10-7-°с-< или сплав KH7-0C-1
Вольфрам 44,4 Титан, 97,0
Ковар . 46,0—52,0 Железо ч 125,0
Молибден 55,0 Никель 133,0
Платинит ' 65,0—100,0 - Нихром 145,0
Нержавеющая .80,0—100,0 Константан 148,0
сталь 88,0 Медь 165,0
Фернихром 90,7
Платина t »
102 Таблица 9. Термический коэффициент линейного расширения стекла
Маркастекла
TKJIP а, IO-toC-1
Впаиваемый материал
С37-1 (40) С37-2 С39-1 С40-1 (ЗС-И) П-15 (пирекс)
C47-I (46) С48-1 (ЗС-8) C49-I (ЗС-5) С52-1 (ЗС-49-2)
С72-4 С76-1
С89-1 (2) С89-2 (23) С90-1 (БА-1)
С94-1
С120-1
С54-1 (35) С82-1 (36)
Вольфрамовая группа
•37,5 38,0 39,0 40,0 33,4
Молибденовая группа
47,0 48,0 49,0 52,0
Титановая группа .
72,0 " 76,0
Платиновая группа
89,0 89,0 90,0
94,0
Железная группа 120,0
Переходная группа 54,0'
82,1
Вольфрам
Молибден Ковар
Титан
Платина Платинит Сплавы Ni, Cu, Fe, Со и др. Ферникохром
Железо, никель, константан, нержавеющая сталь
Молибден, нержавеющая сталь, платина
раненных металлов и сплавов, применяемых для спайки со стеклом.
В табл. 9 приведены марки стекла по группам и указано, с какими стеклами лучше всего спаиваются соответствующие металлы и сплавы.
Из сплавов наибольшую популярность приобрел сплав ковар, который состоит из 29% никеля, 18% меди и 59% железа. Он дешевый, легко обрабатывается и спаивается с другими металлами
' 103 И сплавами. Спай ковара со стеклом обладает высокой механической прочностью.
Из металлов хуже всего спаивается медь, обладающая чрезвычайно большим термическим коэффициентом лилейного расширения. Стекол с таким линейным расширением не существует, спаи меди со стеклом относятся к «несогласованным» спаям по термическому коэффициенту линейного расширения. Прочность спая меди зависит от незначительной толщины впаиваемой проволочки и от пластичности самой меди, которая деформируется под влиянием деформации остывающего стекла.
Никель, также обладающий большим термическим коэффициентом линейного расширения, образует согласованный спай толь-] ко со стеклом С120-1. Эту марку стекла применяют для спаивания, железа (малоуглеродистых сталей) со стеклом. Железо плохо спаивается со стеклом из-за образования рыхлого слоя оксидов, которые обладают слабым сцеплением со стеклом. Если же впаивать-железо в обедненной кислородом атмосфере, то тонкая пленка, закиси железа дает довольно прочный спай, если дальнейшая, впайка ведется без доступа кислорода. Такие условия довольно трудно создать в пламени горелки. Чаще железную проволоку хро-\ мируют или серебрят, а затем впаивают в стекло. Кроме того„ стекло С120-1 содержит значительное количество оксида бария и. щелочей и самое малое количество кремнезема S1O2, что вызывает незначительную химическую стойкость стекла.
В зависимости от впаиваемого металла, толщины металлической проволоки и характера спая применяют следующие способы впайки: 1) непосредственное впаивание металлической проволоки в отверстие трубки или прибора; 2) спаивание металлической проволоки с трубкой небольшого диаметра с последующей спайкой ее с широкой трубкой или прибором; 3) наматывание расплавленного стекла на проволоку или стержень.
