Стекло для спаивания с титаном и его сплавами

 

СТЕКЛО ДЛЯ СПАИВАНИЯ С ТИТАНОМ И ЕГО СПЛАВАМИ, включающее Si02, , , ВаО, ZnO, Fe20,, отличающееся тем, что, с целью снижения температуры спаивания и повьппения химической стойкости , оно дополнительно содержит Zr02 при следующем соотношении компонентов , мас.%: 24-31 Si02 8-11 , 4-10 , 32-38 ВаО 8-11 ZnO 1-4 , 6-12 ZrO,

.СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ае (и) - 511 С 03 С 3/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО Д М ИЗ РЕТЕН И ОТНРЫГИЙ (21) 3623719/29-33 (22) 18.07.83 (46) 07. 1 1. 84. Бюл. Ф 41 (2) А.И. Кузнецов, Н.Г. Суйковская, Г.П. Фоломеева, И.С. Сергеев и Э.А. Мубаракшина (53) 666.1,12.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 952786, кл. С 03 С 3/04, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

И- 802219, кл. С 03 С 3/10, 1978. (54) (57) СТЕКЛО ДЛЯ СПАИВАНИЯ С ТИТАНОИ И ЕГО СПЛАВАИИ, включающее

Si0<, В 03, А120, Ва0, ZnO, Геi01, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения температуры спаивания и повышения химической стойкости, оно дополнительно содержит Zr02 при следующем соотношении компонентов, мас.7:

8 02 24-31

В О 3 8-11

A1 0 4-10

ВаО 32-38

Zn0 8-11

Рег01

ЕГОЗИ 6-12

Я ог

Вго

А го

Вао

ZnO

ГегОЗ

ZrOZ

24-31

8-11

4-10

32-38

8-11

1-4

6-12

Таблица 1

Состав стекла!

ВгОЗ A1 0> BaO ZnO ег" З гог

38,0 8,0

34,5 8,2

36,5 10,2

32,0 11,0

33,5 9,0

38,0 10 0

2,0

6,0

10,0

28,0

8,0

3,6 7,0

1,0 8,5

11,0

5,7

30,0

4,0

9,0

31,0

4,0 12,0

6,0

24,0

11,0

3iO

10,5

27,0

7,0

10,0

1,0

6,0

3О,О

10,0

41,0-44,0 11,5-13,0 3,0-5,0 33,0-35,0 2,04,0

3,04,0

Сао Стго

1,5 0,35,0- 0,5

Известный

1 11226

Изобретение относится к технологии спаев стекла с металлом, применяемой в электровакуумной и радиоэлектронной промьппленностях, и может быть использовано для герметизации ви- лок электрических соединителей с корпусами иэ титановых сплавов и с контактами иэ молибденрениевого сплава.

Известно электровакуумное стекло для спаивания с титаном следующего to состава, мас.X: Si02 48,0-52,0;

AlZO 15,0-16,0; Вао 6,0-8,5; Сао

7,0-10,0; CdO 16,0-18,0; Гено 0,51,0; Соо 0,5-1,0 Мого о,5-1,0 И .

Недостатком этого стекла ялвяется высокая температура спаивания (11501200 С), что создает определенные трудности при изготовлении изделий, требуя использования высокочастотных установок.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является стекло, содержащее, мас.%: SiOg 41,0-44,0; Вг03

11,5-13,0; А1го 3,0-5,0; Вао 33,035,0; ZnO 2,0-4,0; Сао 1,5-5,0;

Гег03 3,0-4,0; Сгго 0,3-0,5 (2 ).

Недостатками известного стекла являются высокая температура спаиваI

32 2 ния с титаном и его сплавами (1200 С) в среде аргона и недостаточная химическая стойкость (111 гидр.кл.).

Целью изобретения является снижение температуры спаивания и повышение химической стойкости.

Поставленная цель достигается тем, что стекло для спаивания с титаном и его сплавами, включающее SiO, Al>O> BaO ZnO Fe2O>, дополнительно содержит ZrO при следующем соотношении компонентов, мас,X:

Установлено, что содержание ZrO< в количестве, большем 12 мас.%, не усваивается в стекле, а меньше 6 мас.X не вызывает улучшения химической стойкости.

Предлагаемые составы стекол и их физико-химические свойства приведены в табл. 1 и 2 соответственно.

1122632

„Г

Таблица 2

ТКЛР, К. х10 град (20300оС

Q npu

950 С, град

ХимстойТемпература спаивания, ОС

Траук

Tg goo э

ОС

Состав стекла кость (потери веса), Ж

950

0,06

680 675

690 665

690 680

675 660

680 665

685 680

680-695 635-655

960

0,05

59

950

0,03

59

980

0,02 58

950

0,03

950

0,10

1200

0,18-0,22

56-59

Известный

Варку стекол осуществляют в печи с мазутным обогревом при 1500-1550 С

0 в одно-и трехлитровых кварцевых тиг25 лях. Время варки однолитрового тигля

2-3 ч. Нихту составляют из реактивов марки "ч" и "хч".

Готовое стекло вырабатывают в виде штабиков для измерения температурного коэффициента линейного расширения в виде дисков для измерения электрических свойств стекол и сухого гранулята (проката). Отжиг стекла производят в муфеле при 620-630 С.

Гранулят стекла переплавляют в З5 силитовой печи при 1000 C и отпрессовывают стеклоизоляторы, которые используют при изготовлении герметичных вилок электросоединителей.

Спаивание стеклоизоляторов с корпу4б сами, изготовленными из титановых сплавов ВТ-6 и ВТ-20, и контактами из молибденрениевого сплава NP-47ВП проводят в атмосфере аргона при 950970 С в закрытом контейнере, который 4> о вставляют в силитовую печь.

Испытания макетных образцов герме-. тичных вилок с изоляторами из .предлагаемых стекол марок Т1 и Т т показали, что основные параметры работоспособности гермовилок, зависящие от материала изолятора (электрическая прочность изоляции, сопротивление изоляции, герметичность в нормальных условиях, герметичность послед о воздействия температуры 450 С в течение 30 ч, герметичность после возо действия трех циклов температур -60 С и 450 С, сопротивление изоляции после длительной влагоустойчивости), соответствуют требованиям ГОСТа

В21269-75.

Так как в отечественной промышленности отсутствуют теплостойкие герметичные электросоединители, работоспособные при температурах окружао ющей среды более 250 С, технико-экономичеакий эффект от использования предлагаемых стекол, в первую очередь, состоит в том, что они позволяют создать на основе спая стекол с титановыми сплавами теплостойкие герметичные электросоединители нового класса, способные длительно рабо- тать при температуре окружающей среды до 450 С.

Соединители подобного класса за рубежом выпускаются на основе спая керамики с металлом, но трудоемкость

° изготовления герметичных металлокерамических узлов даже по самым приближенным подсчетам в 10 раз превышает трудоемкость изготовления герметичных металлостеклянных узлов.

Теплостойкие герметичные электросоединители для .работы при темпера-. турах окружающей среды до 450 С найдут широкое применение в авиации, космической и ракетной технике, в атомной и электрофизике, геодезии и так далее, а общая потребность может быть выражена в 5 тыс.шт. в год.

Технико-экономический эффект от применения только в самолетостроении

1! 22632

Составитель Г. суровцева

Редактор Н Джуган Техред З.Палий Корректор В. Бутяга

Заказ 8087/20 Тираж 468 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 герметичных электрических соединителей повышенной теплостойкости, изготовленных с изоляторами из предлагаемых стекол, составляет 470 тыс.руб. в год.

Предлагаемые стекла позволяют снизить температуру спаивания на 150200 С и получить спай с титановыми о сплавами при 1000 С, что приводит

0 к улучшению качества спая за счет отсутствия при этих температурах в титановых сплавах структурных изменений и активности, что в свою очередь увеличивает надежность работы спаянного узла при температурах окружающей среды 400-500 С, к возможности спаивания стекла с титановыми сплавами беэ применения сложной ВЧустановки, что упрощает техпроцесс и уменьшает трудоемкость изготовле- ния теплостойких гермовилок, а так5 же к снижению энергетических затрат на единицу изделия и увеличению срока эксплуатации оборудования и оснастки для спаивания.

Кроме того, предлагаемые стекла позволяют получить герметичный спай по предварительно покрытым гальваническиМ никелем контактам, обладают повышенной химстойкостью (1 гидр,кл.) что позволяет использовать изделия (гермовилки электросоединителей) в более жестких климатических условиях при сохранении всех остальных параметров изделий.