close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2336980

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 336 980
(13)
C2
(51) МПК
B23K 1/00 (2006.01)
B23K 1/19 (2006.01)
B23K 103/18 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006135039/02, 03.10.2006
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
03.10.2006
(43) Дата публикации за вки: 10.04.2008
(57) Реферат:
Изобретение может быть использовано в
электронной, радиотехнической промышленности и
прецизионном приборостроении дл пайки изделий
с высокими требовани ми по вакуумной плотности,
термостойкости, влагостойкости,
коррозионностойкости при воздействии высоких
давлений, высоких температур и ударных нагрузок.
Между соедин емыми поверхност ми размещают
припой, содержащий титан. Нагревают в вакууме
до температуры плавлени припо и охлаждают.
На па ный шов нанос т состав, содержащий
пентаборат лити . Производ т повторный нагрев в
вакууме до температуры не менее 850 °С с
выдержкой не менее 2 минут и последующим
охлаждением
до
комнатной
температуры.
Повторна пайка обеспечивает прочное сцепление
па ного шва, металла и керамики. При охлаждении
на поверхности па ного шва образуетс стекловидна пленка, обеспечивающа его защиту
от воздействи высокой влажности и температуры.
R U
2 3 3 6 9 8 0
(54) СПОСОБ ПАЙКИ КЕРАМИКИ С МЕТАЛЛАМИ И НЕМЕТАЛЛАМИ
Страница: 1
RU
C 2
C 2
Адрес дл переписки:
607188, Нижегородска обл., г. Саров, пр.
Мира, 37, ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ", начальнику
ОПИНТИ
(73) Патентообладатель(и):
Российска Федераци , от имени которой
выступает государственный заказчик Федеральное агентство по атомной энергии
(RU),
Федеральное государственное унитарное
предпри тие "Российский федеральный
дерный центр - Всероссийский научноисследовательский институт экспериментальной
физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
2 3 3 6 9 8 0
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: SU 1742269 A1, 23.06.1992. SU 1260124
A1, 30.09.1986. SU 682331 A1, 30.08.1979. RU
2236331 C2, 20.09.2004. FR 2217290 A1,
06.09.1874.
R U
(45) Опубликовано: 27.10.2008 Бюл. № 30
(72) Автор(ы):
Воронин В чеслав В чеславович (RU),
Гусев Александр Юрьевич (RU),
Денисова Елена Юрьевна (RU),
Ишков Виктор Митрофанович (RU),
Малинов Владимир Иванович (RU),
Петров Николай Николаевич (RU),
Степанов Николай Владимирович (RU),
Федоркин Олег Олегович (RU),
Шошин Серафим Николаевич (RU)
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 336 980
(13)
C2
(51) Int. Cl.
B23K 1/00 (2006.01)
B23K 1/19 (2006.01)
B23K 103/18 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006135039/02, 03.10.2006
(24) Effective date for property rights: 03.10.2006
(43) Application published: 10.04.2008
(57) Abstract:
FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention may be used in
electronic,
radio
engineering
industry
and
precision
instrument-making
for
soldering
of
items with high requirements of vacuum density,
heat resistance, moisture resistance, corrosion
resistance under influence of high pressures,
high temperatures and impact loads. Solder that
contains titanium is installed between connected
surfaces. It is heated in vacuum to the
temperature of solder melting and cooled down.
Compound that contains lithium pentaborate is
applied onto soldered joint. Repeated heating is
performed in vacuum to the temperature of at least
850°C with delay of at least 2 minutes and
further cooling
down to room
temperature.
Repeated soldering provides for tight cohesion of
soldered joint, metal and ceramics. Glassy film
is produced on the surface of soldered joint
during cooldown.
EFFECT: protection of joint against effect of
high humidity and temperature.
1 ex
R U
2 3 3 6 9 8 0
(54) METHOD OF CERAMICS SOLDERING WITH METALS AND NONMETALS
Страница: 2
EN
C 2
C 2
(73) Proprietor(s):
Rossijskaja Federatsija, ot imeni kotoroj
vystupaet gosudarstvennyj zakazchik Federal'noe agentstvo po atomnoj ehnergii (RU),
Federal'noe gosudarstvennoe unitarnoe
predprijatie "Rossijskij federal'nyj jadernyj
tsentr - Vserossijskij nauchnoissledovatel'skij institut ehksperimental'noj
fiziki" (FGUP "RFJaTs-VNIIEhF") (RU)
2 3 3 6 9 8 0
Mail address:
607188, Nizhegorodskaja obl., g. Sarov, pr.
Mira, 37, FGUP "RFJaTs-VNIIEhF", nachal'niku
OPINTI
R U
(45) Date of publication: 27.10.2008 Bull. 30
(72) Inventor(s):
Voronin Vjacheslav Vjacheslavovich (RU),
Gusev Aleksandr Jur'evich (RU),
Denisova Elena Jur'evna (RU),
Ishkov Viktor Mitrofanovich (RU),
Malinov Vladimir Ivanovich (RU),
Petrov Nikolaj Nikolaevich (RU),
Stepanov Nikolaj Vladimirovich (RU),
Fedorkin Oleg Olegovich (RU),
Shoshin Serafim Nikolaevich (RU)
RU 2 336 980 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к соединению разнородных материалов, в частности к пайке, и
может быть использовано в электронной, радиотехнической промышленности и
прецизионном приборостроении, там, где к издели м предъ вл ютс высокие требовани по вакуумной плотности, термостойкости, влагостойкости, коррозионностойкости при
воздействии высоких давлений, высоких температур и ударных нагрузок.
Известен способ вакуум-плотного соединени керамики с металлами, согласно которому
сначала осуществл ют металлизацию керамического издели путем нанесени металлизированного сло и последующего его спекани (операцию повтор ют дважды), а
затем металлизированное керамическое изделие подвергают никелированию, сначала
химическому, а затем электролитическому, а пайку осуществл ют медно-серебр ным
припоем (патент Франци №2217.290 «Способ соединени металлического и
керамического издели спаиванием», опубликованный 11.10.1974, МПК В23К 1/19).
Недостатками этого способа вл етс сложна технологи нанесени металлизированного покрыти на керамику, дополнительна операци спекани металлизированного спа , а также применение в качестве припо медно-серебр ного
сплава.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс способ пайки
керамики с металлами и неметаллами, при котором между па емыми поверхност ми
деталей размещают фольгу припо на основе меди и титана с добавкой легкоплавких
металлов из группы олово, свинец, индий и их сплавов, нагрев осуществл ют в вакууме
10 -3-10 -1 мм рт.ст. до температуры плавлени и охлаждени (авторское свидетельство
СССР №1742269, МПК В23К 1/19 «Способ пайки керамики с металлами и неметаллами»
опубликовано 23.11.89). Недостатком данного способа вл етс применение припо с
карбидообразующим металлом таким, как титан. Расплавленный припой, содержащий
титан, хорошо смачивает керамику, однако при взаимодействии с последней они образуют
твердые карбидные фазы, что приводит к образованию трещин в па ном шве, а
следовательно, к отсутствию герметичности па ного шва. Исправление этого дефекта
может быть осуществлено только повторной подпайкой, но и повторна подпайка не всегда
приводит к устранению вышеупом нутого дефекта. Еще одним существенным недостатком
применени медно-титанового припо вл етс низка коррозионна стойкость в услови х
повышенной влажности и температуры.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, вл етс повышение герметичности и коррозионной стойкости па ного шва.
Технический результат, достигаемый при использовании за вл емого способа,
следующий:
- получение герметичного па ного шва (1?10 -8 МПа?м 3/с);
- коррозионна стойкость па ного шва при воздействии высокой влажности, давлени и
высоких температур.
Дл решени поставленной задачи в известном способе между соедин емыми
детал ми, одна из которых выполнена из керамики, размещают припой и осуществл ют
нагрев до температуры плавлени припо . В качестве припо использован сплав
эвтектического состава медь-титан с добавкой легкоплавких металлов олово, индий.
Нагрев производ т до температуры образовани эвтектики медь-титан и выдерживают
при этой температуре не менее 20 минут. В результате чего происходит взаимное
растворение титана, олова и инди в меди и получение активного сплава, что обеспечит
при температуре плавлени активного сплава смачивание па емых материалов.
Охлаждение производ т до температуры 700...750°С с выдержкой при этой температуре не
менее 20 минут. Дальнейшее охлаждение производ т до комнатной температуры. Пайку
осуществл ют в вакууме 1?10 -3-1?10 -4 мм рт.ст. Спа нный узел извлекаетс из рабочего
объема электровакуумной печи и на па емый шов наноситс состав дл пайки,
содержащий смесь пентабората лити , обеспечивающее следующее содержание
компонентов в составе дл пайки, мас.%:
- пентабората лити 15
Страница: 3
DE
RU 2 336 980 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
- вода остальное
Полученный состав дл пайки кистью или пульверизатором нанос т на па ный шов,
после чего эту поверхность сушат на воздухе до образовани сплошного покрыти . Затем
узел с нанесенным покрытием помещают в рабочий объем электровакуумной печи и
нагревают до температуры не менее 850°С и с выдержкой при этой температуре не менее
2 минут.
При данной температуре и выдержке происходит химическое взаимодействие па ного
шва, металла, керамики с пентаборатом лити . Это взаимодействие происходит за счет
ионов лити , вход щих в состав пентабората лити . Ионы лити обладают высоким
электростатическим полем. Эти свойства ионов лити привод т к сильному флюсующему
эффекту, что позвол ет расплавленному пентаборату лити затекать в трещины па ного
шва и герметизировать его. Кроме того, оксид лити , вход щий в состав пентабората
лити , обладает высокой химической активностью и способностью образовывать с титаном,
наход щимс в па ном шве, и с окислом алюмини (Al2O3), вл ющимс составной частью
керамики, титаниты и алюминиты лити , которые снижают температуру повторной пайки и
обеспечивают прочное сцепление па ного шва, металла и керамики с пентаборатом лити при более низкой температуре (850°С). И при охлаждении до комнатной температуры
образует стекловидную пленку, котора защищает па ный шов от воздействи высокой
влажности и температуры. Нагрев осуществл ют в вакууме 1?10 -3-1?10 -4 мм рт.ст.
Пример. При пайке экрана дл СВЧ-излучател , состо щего из обечайки (сплав 29НК) и
керамической детали (марки ВК94-1), по стыку деталей размещали припой из меднотитановой фольги эвтектического состава. Собранные дл пайки детали размещают в
рабочем объеме электровакуумной печи ВП-575-13-3.
Пайку осуществл ли по следующему температурному режиму:
- нагрев до температуры 700°С со скоростью 5°С/мин;
- выдержка при температуре 700°С в течение 20 минут;
- нагрев до температуры плавлени припо 960±10°С со скоростью 5°С/мин;
- выдержка при температуре плавлени припо в течение 2 минут;
- охлаждение до температуры 700°С со скоростью 5°С/мин;
- выдержка при температуре 700°С в течение 15 минут.
Дальнейшее охлаждение осуществл ли с печью до комнатной температуры.
Температура в печи измер лась платино-платинородневой термопарой с
точностью ±10°С. После этого спа нный металлокерамический узел извлекали из рабочего
объема электровакуумной печи. Качество па ного шва оценивали по герметичности.
Герметичность па ного шва составила 1?10 -5 м 3Па/c, что не удовлетвор ет требовани м
конструкторской документации по герметичности.
И после этого готовим состав дл повторной пайки следующим образом. В стекл нную
или металлическую емкость наливают водопроводную или дистиллированную воду в
заданном количестве. Воду подогревают до температуры пор дка 60-70°С и добавл ют в
нее порошок пентабората лити , обеспечивающее следующее содержание компонентов в
составе дл пайки, мас.%:
пентабората лити 15
вода остальное
Перемешивают указанный порошок в воде до его полного растворени . Состав дл пайки готов к применению.
Полученный раствор нанос т на поверхность па ного шва, после чего покрытую
поверхность сушат на воздухе в течение 10 часов до образовани сплошного покрыти .
Повторную пайку осуществл ли по следующему температурному режиму:
нагрев до температуры 850°С со скоростью 5°С/мин;
выдержка при температуре 850°С в течение 2 минут;
охлаждение до температуры 400°С со скоростью 5°С/мин.
Дальнейшее охлаждение осуществл ли вместе с печью. Температуру в печи, как и в
Страница: 4
RU 2 336 980 C2
первом случае измер ли платино-платинородневой термопарой с точностью ±10°С.
Качество па ного спа оценивали по герметичности до и после нагрева до
эксплуатационной температуры 650°С. До и после нагрева герметичность не изменилась и
5
10
15
составила по натеканию гели не более 1?10 -8 МПа?м 3/с. Данный способ пайки может быть
реализован на распространенном электровакуумном термическом оборудовании и
позвол ет получать издели с высокими физико-механическими характеристиками.
Формула изобретени Способ пайки керамики с металлами и неметаллами, включающий размещение между
соедин емыми поверхност ми припо , содержащего титан, нагрев в вакууме до
температуры плавлени припо и охлаждение, отличающийс тем, что на па ный шов
нанос т состав, содержащий пентаборат лити , и производ т повторный нагрев в вакууме
до температуры не менее 850°С с выдержкой не менее 2 мин и последующим охлаждением
до комнатной температуры.
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 5
CL
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
73 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа