Способ соединения медных и железных пластин

 

Изобретение относится к электротехнике , в частн ости к электроизоляционной технике. Цель изобретения - улучшение качества соединения путем повышения стабильности мелшистового изоляционного слоя. Предлагается специальный состав изоляционного слоя, который наносят на одну из сторон пластин. Пластины затем подвергают да ффузионной сварке при определенном давлении и температуре. Металлогра ческие. исследования зоны соединения показали что изоляционный слой равномерно располагается по всей плоскости прилегания пластин, при этом трещины и непровары не обнаруживаются . 1 табл. (Л 00 со 1С со г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1332390 А1

yg4 Н 01 В !7/62

С (!

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2!) 3940399/24-07 (22) 29,07.85 (46) 23.08.87. Бюл. В 31 (71) Московский авиационный технологический институт им, К,Ç,Циолковского (72) И,Е.Тихонова, В,А.Бачин, Н.А.Трифонова, В.Ю.Варяница, В.В.Николаенко,.С.Д,Лазарев, В,Ç.Петрова, Т,Д.Чиликина и В.И,Мареха (53) 621.315 (088.8) (56) Берукштис Г. К., Кларк Г.Б. Коррозионная устойчивость металлов и металлических покрытий в атмосферных условиях, М.: Наука, 1971 ° с, 153-156. (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ МЕДНЫХ И ЖЕЛЕЗНЫХ ПЛАСТИН (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроизоляционной технике, Цель изобретения— улучшение качества соединения путем .повышения стабильности межлистового изоляционного слоя, Предлагается специальный состав изоляционного слоя, который наносят на одну иэ сторон пластин. Пластины затем подвергают диффузионной сварке при определенном давлении и температуре, Металлографические. исследования эоны соединения показали, что изоляционный слой равномерно располагается по всей плоскости прилегания пластин, И при этом трещины и непровары не обна-. Ж руживаются, 1 табл, 1 1332390 2

Изобретение относится к области изготовления приборов для определения коррозионной устойчивости металлов и может быть применено в области защиты металлов от коррозии, например при изготовлении датчиков, работающих по принципу гальванической пары, Целью изобретения является улучшение качества соединения путем повышения стабильности свойств межлистово-, го изоляционного слоя и увеличения

его срока службы.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве изоляционного мате" риала используют стекло состава, мас.7.: РЪО 64-83; В Оэ 4-15; Zn0 411,5; SiOg О, 1-2, О; А1209 0,1-4,0;

СыО 0,5-2,5; В1 0 1-4,0; МдО О,12,0; МпО 0,1-0,5; Sb Оз 0,1-3,0, которое в условиях диффузионной сварки, взаимодействуя с медью и железом, образует монолитное соединение пластин с надежной изоляцией между ними, Пример 1, Пластины из меди и железа штампуют по чертежу, снимают заусенцы с торцов и вокруг отверстий, Затем их обеэжиривают и термооксидируют, Медные пластины нагревают в вакуумной камере до 1000 К, выдерживают в течение 20 мин, отключают нагреватель, охлаждают вместе с печью до температуры 650 К и напускают воздух в камеру, после охлаждения до комнатной температуры извлекают из камеры окисленные образцы, На поверхности пластин формируется оксидная пленка эакиси меди, равномерно расположенная по всей плоскости, обладающая хорошим сцеплением с металлом, Железные пластины вносят в му1 фельную печь, разогретую до 1100 К,, выдерживают при этой температуре в течение 5 мин и вынимают из печи, На поверхности пластин образуется плотная пленка коричневого цвета, На одну сторону медных пластин наносят слой стекла состава, мас,Е РЬО 74,5;

В О 1 4 ° О; S iO> 2,0; ZnO 5 0; Bi>0>

2 3

На поверхность железных пластин с одной стороны наносят слой стекла того же состава, В сварочном приспособлении пластины собирают в пакет таким образом,, чтобы слой стекла всегда находился сверху на пластине, на медную пластину кладут железную, затем медную и снова железную и т ° д. Собранный.пакет помещают в сварочную камеру, создают вакуум, поднимают температуру в печи до 770 К, прикладывают сжимающую нагрузку 5 МПа, выдерживают в течение 15 мин, снимают нагрузку, 10 отключают нагреватель и после охлаждения до комнатной температуры извлекают готовое изделие из печи.

Металлографические исследования зоны соединения показали,.что изоляционный слой равномерно располагается по всей плоскости прилегания пластин, трещин и непроваров не обнаружено, 20

Рентгеноспектральный анализ зоны соединения показал наличие атомов железа с одной стороны и атомов меди с другой стороны в переходных слоях стекло-металл на глубине порядка

2 мкм при общей толщине слоя диэлектрика порядка 10 мкм, II р и м е р 2, Предварительная обработка деталей та же, что в примере

1, Нагрев пакета производят до температуры 820 К, прикладывают сжимающую нагрузку 5 МПа, выдерживают в течение 15 мин, охлаждают пакет и проводят металлографические и рентгеноспектральные и:сследования зоны соединения, которые показывают хорошее качество сварки.

Пример 3. Предварительная обработка пластин та же, что в примере l, Нагрев пакета производят до температуры 750 К, нагрузка и время выдержки те же, что в примере 1, Металлографические исследования показывают, что в зоне соединения имеются непровары, связанные с тем, что, данная температура не обеспечивает полного расплавления стекла и заполнения им микронеровностей металлов, В связи с выдавливанием нерасплавленного стекла по выступам поверхности между плоскостями присутствует недопустимый контакт и возникает короткое замыкание, Пример 4, Предварительная обработка та же, что в примере 1, Нагрев пакета осуществляют до температуры 840 К при давлении 5 МПа в течение 15 мин ° Металлографические исследования показывают высокое качество сварки, Рентгеноспектральный анализ показывает проникновение меди

1332390.5

35

40 и железа по всей толщине слоя диэлектрика, в связи с чем ухудшаются диэлектрические свойства стекла, Интенсивйая диффузия металлов при этой температуре отрицательно влияет на свойства изоляционного слоя, Пример 5. Предварительная обработка та же, что в примере 1, Нагрев деталей производят до температу ры 800 К с приложением сжимающей нагрузки 10 MIIa в течение 15 мин. Исследования показывают удовлетворительное качество соединения.

Пример 6, Предварительная обработка та же, что в примере 1. Нагрев деталей производят до температуры 800 К с приложением сжимающей нагрузки 4 MIIa в течение 15 мин. Проведенные исследования показывают, что приложения такой нагрузки недостаточно для создания физического кон.такта по .всей плоскости прилегания пластин, Пример 7, Предварительная Обработка та же,.что в примере 1, Нагрев деталей производят до температуры 800 К с приложением сжимающей нагрузки 11 MIIa в течение 15 мин, При повышении нагрузки наблюдается пластическое течение меди, которое ухудшает качество пакета, Пример 8. Предварительная обработка та же, что в примере 1, Нагрев деталей производят до температуры 800 К с приложением сжимающей нагрузки 800 MIIa в течение 5 мин.

Металлографический анализ показывает наличие несплошностей в зоне соединения.

Пример 9. Предварительная обработка та же, что в примере 1. Нагрев деталей производят до температуры 800 К с приложением нагрузки 8МПа в течение 25 мин. Рентгеноспектраль- ный анализ показывает увеличение ширины переходных слоев и проникновение меди в слой стекла на большую глубину, что нежелательно, так как свойства диэлектрика ухудшаются, Для.оценки качества датчика, полученного способомдиффузионной сварки,, проведены сравнительные испытания, Датчик, собранный по известному способу, может эксплуатироваться только в атмосферных условиях (тем» пература до 320 К).

Датчик, полученный по предлагаемому способу, применим при температурах до 370 К и используется в условиях ускоренных коррозионных испытаний при повышенных температурах и влажности для измерения уровня влажности на производстве, например в горячих цехах.

Использование датчика, собранного по,известному способу, в условиях .теплосмен, например при ускоренных коррозинных испытаниях, а также в атмосферных условиях при колебании температур в диапазоне 273-303 К .(нагрев датчика на солнце и охлаждение в тени) приводит к отслаиванию лака в результате его старения, 1

На свойства датчика, полученного диффузионной сваркой, теплосмены не оказывают существенного действия, Исследования долговечности соединения металл — диэлектрик при температуре 320 К и сдвиговом усилии ЗМПа (50X от сдвиговой прочности покрытия бакелитового лака на металле) показали, что в датчике, собранном по известному способу, расслоение пластин происходит после 100 ч непрерывной работы, Долговечность предлагаемого покрытия составляет не менее

500 ч, Результаты испытаний приведены в таблице, Предлагаемое изобретение может быть использовано в любом другом приборе, где необходимо создание соединения металлов с надежной изоляцией между ними.

Формула изобретения

Способ соединения медных и железных пластин, например пакета датчика

45 для Определения продОлжительности. смачивания металлических образцов . в атмосфере, включающий очистку поверхности медных и железных пластин, нанесение изоляционногo слоя на пластины, соединение пластин в пакет, последовательно чередуя медные и железные, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества соединения путем повышения стабильности

I сВОЙстВ - межлистового иэОляциОннОГО слоя, в качестве изоляционного слоя применяют стекло i состава: . PbO 64-83Х, .В О 4-15Х, 2пО 4-!1,5Х, S10g 0 1-2Х,, А1.хОз 0!1 4Xе СиО 0,5-2,5Х, В О 11332390

Условия испытаний Известный Предлагаеспособ мый способ

Рабочие температуры, К

320

370

Число теплосмен до нарушения изоляционных свойств. покрытия при температурах 273-303 К 250

100

500

Составитель Б.Астапов

Редактор Л,Гратилло Техред JI.Ñåðäþêîâà Корректор С,Шекмар

Заказ 3840/48 Тираж 69/ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

4Х, Mg0 0,1-2Х, МпО О, I-О,SX, Sb 0 з

0,1-3Х, которое наносят на одну из сторон медных и железных пластин, Долговечность соединения металлизолятор, 320 К, 3 МПа, ч подвергают диффузионной сварке при температуре 770-820 К, давлении 510 МПа в течение 15-20 мин.