Способ пайки ковара с керамикой

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5l)4 В 23 К 1/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3694276/25-27 (22) 20.01.84 (46) 07.04.86. Бюл. У 13 (72) А.Н. Тарасов, Ю.M. Горбачев, А.И. Макаренко, Б.Т. Леонов и А.М. Кузин .(53) 621.791.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 175865, кл. С 04 В 37/00, 1963.

Крошев В.К. Металлокерамические вакуумплотные конструкции. — М.:

Энергия, 1970, с. 95-96. (54)(57) 1. СПОСОБ ПАЙКИ КОВАРА

С KEPAMHKOA преимущественно алюмооксидной, при котором производят металлизацию керамики и механическую обработку ковара, сборку с раз„„SU„„! 222450 д мещением в зоне пайки припоя, ступенчатый нагрев в вакууме до температуры пайки, выдержку при температуре пайки и охлаждение, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения прочности и герметичности соединений тонкостенных конструкций и повышения производительности, охлаждение от температуры пайки ведут со скоростью 100"150 С/мин до

860 С, затем со скоростью 5080 С/мин до 720 С.

2. Способ по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что при нагреве производят промежуточную выб держку при температуре 800"850 С в течение 4-5 мин.

1 12

Изобретение относится к пайке, в .частности к способам пайки металлов с керамикой, и может быть: использовано при изготовлении вакуумплотных металлокерамических конструкций электронной техники.

Цель изобретения — повышение прочности и герметичности соединений тонкостенных конструкций и повышение производительности процесса пайки.

Способ реализуют следующим образом.

Паяные поверхности алюмооксидной керамики подвергают металлизации, а поверхность ковара — механической обработке. Паяные детали собирают с размещением в зоне пайки припоя, производят ступенчатый нагрев в вакууме до температуры пайки, выдержку при температуре пайки и охлаждение со скоростью

100-150 С/мин до 860 С, со скоростью 50-80 С/мин до 720 С. Ох лаждение со скоростью 100-150 С/мин стабилизирует процесс кристаллизации припоя, исключает неравномерность кристаллов в спае и стабилизирует коэффициент температурного расширения ковера.

Последующее снижение скорости охлаждения до 50-80 С/мин положительно сказывается как на прочност,ных характеристиках ковара, так и исключает образование микротрещин и микронесплошностей в керамике и в спае. Суммарные термомеханические напряжения в спае и в околошовной зоне металлизированной керамики снижаются, и при дальнейшем охлаждении не наблюдается отрыва металлизированного слоя и образования тре. щин в зоне спая.

Проведение кратковременной выдержки в вакууме 10 -10 мм рт.ст. о при 800-850 С приводит к восстановлению окислов и активации металлизированных поверхностей керамики, одновременно осветляется поверх" ность ковара, что обеспечивает более равномерное растекание припоя, заполнение припоем микропор и микронеровностей при нагреве до темпера, туры пайки и при выдержке. Подогрев при температурах выше критических, при меньшем, чем в известных способах градиенте температур, исключает тепловую и структурную деформацию тонкостенных частей ва22450 2 куумвывода, исключает эппипсность, слой припоя становится более равномерным. Как следствие, уменьшает10

f5

55 ся возможность образования течей и увеличивается прочность спая при статических и динамических нагрузках.

Пример. Изготовляют вакуумные вводы различных диаметров, используя алюмооксидную вакуумплотную керамику 22ХС в виде конических заготовок высотой 8-15 мм, диаметром 7-18 мм, с внутренним отверстием 2-3 мм по опорным поверхностям метаплизированную с применением молибдено-марганцевой пасты и пасты M-21. Тонкостенные детали из сплава 29НК изготавляют из прутков диаметром 16-25 мм, при этом опорные поверхности под пайку имеют чистоту на уровне 4-5 класса, а переход к конической части выполняется плавно, радиусами 5-8 мм..

Пайку проводят в вакуумной печи с использованием листового припоя

ВПр24. Предельный вакуум при пайке и охлаждении достигает 2 10 Ъм рт. ст.

Скорость нагрева регулируется изме1 нением удельной мощности, подаваемой на молибденовые нагреватели, а скорость охлаждения изменением расхода охлаждающей воды в корпусе, а также подачей инертного газа.

Нагрев ведут с промежуточной выдержкой при 825+10 С в течение 4-5 мин.

Далее температуру повышают до 1040 С и после выдержки в течение 0 5 мин проводят охлаждение до, 860+10 С со скоростью 125 С/мин, далее до

720 >10 С со скоростью 65 С/мин и до

150 С со скоростью 20-25 С/мин.

После пайки вакуумвводы имеют

100 -ную герметичность, при пневмоиспытаниях максимальное давление, вьщерживаемое системой составляет

130-140 кгс/см или в 1,2 раза выше, чем по известному способу. Прочность спая при изгибе и срезе увеличивается на 9-10 кгс/мм в сравнении с известной. Практически исключаются случаи образования трещин по керамике и металлизированному слою.

Время пайки и обработки по предлагаемому способу сократилось в 1,41,5 раза, повысилась надежность узлов в эксплуатации.

Практика показывает, что повышение температуры и длительности по1222450

Составитель Ф.Конопелько

Редактор Н.Бобкова Техред Л.Олейник Корректор Г.Рдшетник

Траж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1649/13

Филиал IIHII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 догрева выше 860 С, а также увеличение скоростей охлаждения в обеих температурах интервалах приводит к снижению .прочности и качества паяных металлокерамических узлов.

При охлаждении со скоростями 90 С/мин в первом интервале и 45 С/мин во

I втором интервале неоправданно повышается время охлаждения, а прочность и герметичность спая не изменяются.