Металлокерамический припой


 


Владельцы патента RU 2487000:

Аргунов Александр Викторович (RU)
Микаева Светлана Анатольевна (RU)
Сорокин Валерий Юрьевич (RU)
Соловьев Сергей Евгеньевич (RU)
Петренко Юрий Петрович (RU)
Данилов Сергей Викторович (RU)
Микаева Анжела Сергеевна (RU)
Поляков Владимир Сергеевич (RU)
Силаев Александр Дмитриевич (RU)
Харитонова Наталья Евгеньевна (RU)
Петренко Юлия Юрьевна (RU)

Изобретение относится к электровакуумной, электронной и электроламповой промышленности. Металлокерамический припой содержит оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид вольфрама, оксид ниобия, оксид циркония, ниобий, титан и вольфрам. Техническим результатом изобретения является повышение термической и адгезионной способности металлокерамического припоя. 1 табл.

 

Изобретение относится к области электровакуумной, электронной и электроламповой промышленности и может использоваться, например, для создания металлокерамических спаев (впаев) при изготовления горелок - разрядных оболочек - натриевых ламп высокого давления (НЛВД).

Известен металлокерамичесий припой (МКП), состоящий из окислов кальция, циркония, алюминия и магния (авт.св. СССР №409976, кл. C03 3/22, 1972 г.), предназначенный для пайки металла с керамикой, работающий при относительно низких температурах и имеющий небольшой срок службы. Однако такой спай не всегда удовлетворяет требованиям, предъявляемым к металлокерамическим узлам горелок НЛВД из-за недостаточной термостойкости. Наиболее близким к предлагаемому решению является (прототип) следующий состав (авт.св. СССР №600124, кл. B23K 35/36, 1977 г.), вес.%:

Окись кальция 10-15
Окись циркония 1-5
Окись ниобия 5-25
Окись вольфрама 7-15
Окись магния 15-17
Ниобий 2-3
Окись алюминия - Остальное

Этот состав применялся в стандартных горелках НЛВД, выпускаемых опытным производством Специального конструкторско-технологического бюро в г.Полтава в 1974-1990 годах. Но для появившихся позже НЛВД с улучшенной цветопередачей подобные спаи не обеспечивали требуемых характеристик и особенно в части продолжительности горения, т.к. одним из способов улучшения цветопередающих свойств НЛВД является повышение давления паров натрия и ртути, а создать в горелке подобные условия можно лишь повысив электрическую нагрузку, т.е. мощность, перегрузив лампу, а соответственно, и металлокерамический спай. При этом температура спая резко повышается, давление в горелке возрастает и у стандартных НЛВД срок службы резко снижается из-за появления продольных микротрещин в спае и т.п.

Для повышения адгезионной способности спая (например, поликор и титан или ниобий) в состав МКП необходимо ввести дополнительно титан и вольфрам (вольфрам повышает термостойкость МКП). Такой МКП будет работать при большей температуре с улучшенной адгезией и к металлу, и к керамике. Однако количество вводимой добавки теоретически рассчитать невозможно, и эти значения определялись экспериментально.

Нами были проведены испытания стандартных поликоровых горелок с ниобиевыми вводами и вольфрамовыми активированными электродами, по геометрии и наполнению соответствующих горелкам ламп ДНаТ 400. Герметизацию горелок - спай поликора и ниобия - осуществляли составами МКП, приведенными в таблице. Испытуемые горелки включались в стандартную схему с дросселем и ИЗУ, а ЛАТРом изменялось питающее напряжение, т.е. изменялась потребляемая мощность. К спаю присоединялась термопара ВР-20 с соответствующим прибором, показывающим температуру спая. Горелка помещалась в вакуумный шкаф, с целью исключения разгерметизации на воздухе (вакуум обеспечивался насосом 2НВР-5Д), мощность, подаваемая на горелку, менялась ступенчато от 400 Вт через 50 Вт, с выдержкой 30 мин, а погасание горелки без повторного зажигания через 1 ч считался критерием разгерметизации спая (при ее работе фиксировалась температура спая). Для исключения случайных процессов каждого состава МКП было изготовлено от 3 до 5 горелок. Для получения полной картины в эксперименте нами была также использована стандартная горелка ДНаТ400 производства ВНИИИС (г.Саранск).

Составы МКП, вес.%:

прототип - окись кальция 10, окись циркония 5, окись ниобия 20, окись вольфрама 10, окись магния 15, ниобий 3, окись алюминия 37;

1-й состав - оксиды алюминия 40, кальция 18, магния 12, вольфрама 8, ниобия 7, циркония 3, а также ниобий 3, титан 5, вольфрам 4;

2-й состав - оксиды алюминия 45, кальция 17, магния 11, вольфрама 7, ниобия 7, циркония 3, а также ниобий 2, титан 4,5, вольфрам 3,5;

3-й состав - оксиды алюминия 50, кальция 16, магния 10, вольфрама 7, ниобия 6, циркония 2, а также ниобий 2, титан 4, вольфрам 3.

Сравнительный анализ результатов испытаний (см. таблицу) свидетельствует о том, что применение предлагаемого нами состава МКП позволяет повысить рабочую температуру спая с сохранением его вакуумной плотности не менее чем на 40°C по сравнению с прототипом, а как следует из той же таблицы, правильный выбор состава МКП может повысить это значение более чем на 100°С.

Температуры разгерметизации спаев приведены в таблице.

Состав МКП Станд. ДНаТ400 Прототип 1 состав 2 состав 3 состав
Температура разгерметизации спая, C 925 970 Отгорел токоввод
990 955 970
864 903
972 1035 970
1008 890
Среднее знач. Т 962 992 943

Целью настоящего изобретения является повышение термической и адгезионной способности спая. Указанная цель достигается тем, что металлокерамический припой имеет следующий состав, вес.%:

Оксиды алюминия 40-50
кальция 16-18
магния 10-12
вольфрама 7-8
ниобия 6-7
циркония 2-3

а также

ниобий 2-3
титан 4-5
вольфрам 3-4

Данный металлокерамический припой способен обеспечить длительность работы НЛВД с повышенной удельной электрической нагрузкой до 12000 часов, а так же существенно повысить качество выпускаемых ламп и значительно расширить их практическое применение.

Металлокерамический припой, содержащий окислы алюминия, кальция, циркония, ниобия вольфрама и магния и ниобий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан и вольфрам при следующем соотношении компонентов, вес.%:

оксид алюминия 40-50
оксид кальция 16-18
оксид магния 10-12
оксид вольфрама 7-8
оксид ниобия 6-7
оксид циркония 2-3
ниобий 2-3
титан 4-5
вольфрам 3-4



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области пайки и может быть использовано при изготовлении и ремонте сопловых лопаток ГТД с дефлектором и охлаждающими отверстиями, расположенными как на пере лопатки, так и на торце бандажных полок, а также при пайке деталей, где требуется строгое ограничение растекания припоя в процессе пайки.

Изобретение относится к электродуговой сварке сталей под флюсом, в частности к флюсам, предназначенным для примешивания к плавленым флюсам. .

Изобретение относится к сварочной проволоке из нержавеющей стали с флюсовым сердечником для сварки стального оцинкованного листа. .
Изобретение относится к области сварочных материалов, а именно к составу порошковых смесей для индукционных способов наплавки твердых сплавов, и может быть использовано при наплавке деталей машин, работающих в режиме интенсивного абразивного изнашивания, ударных нагрузок и высоких контактных напряжений, в частности рабочие органы почвообрабатывающих машин.

Изобретение относится к наплавочным материалам, в частности к порошковым проволокам для дуговой наплавки в защитных газах инструмента и деталей, работающих при больших удельных давлениях и повышенных температурах.

Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к керамическим флюсам для механизированной наплавки и сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Изобретение относится к области электродуговой наплавки износостойких сплавов и может быть использовано для повышения стойкости деталей, работающих на истирание в контакте с агрессивными средами.

Изобретение относится к области электродуговой наплавки износостойких сплавов, в частности к составу порошковой проволоки. .
Изобретение относится к пайке, а более конкретно, к флюсам для пайки и лужения особолегоплавкими припоями
Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта порошковой проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 1-3,6; хром 6,5-14,0; молибден 5-21; вольфрам 1-8; ванадий 2-6; алюминий 1-4,5; никель 3,2-20; пыль электрофильтров алюминиевого производства 1-15; железо - остальное. Использование шихты обеспечивает повышение механических свойств наплавленного металла, в частности износостойкости и твердости, за счет снижения загрязненности стали неметаллическими оксидными включениями и эффекта дисперсионного твердения высоколегированного аустенита при отпуске, повышение устойчивости горения дуги за счет введения элементов, облегчающих ионизацию в столбе дуги, улучшение формирования наплавленного металла и исключение порообразования за счет введения фторсодержащих компонентов и создания дополнительной газовой защиты, предотвращение образования холодных трещин в процессе многослойной наплавки за счет увеличения количества стабилизированного аустенита и снижения содержания водорода в наплавленном металле, а также снижение стоимости сварочного процесса за счет оптимизации состава шихты и использования отходов производства. 3 табл.
Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 1-3, 6; хром 6,5-14,0; молибден 5-21; вольфрам 3-24; ванадий 2-6; алюминий 1-4,5; пыль электрофильтров алюминиевого производства 3-15; железо - остальное. Использование шихты обеспечивает высокие механические свойства наплавленного металла, в частности, твердости за счет снижения загрязненности стали неметаллическими оксидными включениями, повышение устойчивости горения дуги за счет введения элементов, облегчающих ионизацию в столбе дуги, улучшение формирования наплавленного металла, исключение порообразования, а также снижение себестоимости сварочного процесса за счет оптимизации состава шихты и использования отходов производства. 3 табл.
Изобретение может быть использовано при сварке изделий, работающих при отрицательных температурах. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пылевидные отходы производства извести 33,9-44,5, пылевидные отходы производства ферросилиция 20,5-31,1, пылевидные отходы производства алюминия 22-27, жидкое стекло 8-13. Флюс обеспечивает повышение механических свойств сварного шва за счет снижения загрязненности стали неметаллическими включениями, уменьшение содержания газов за счет создания дополнительной газовой защиты в результате окисления углерода, удаление водорода за счет связывания в нерастворимые соединения с фтором, повышение устойчивости горения дуги и качества сварного шва, а также снижение стоимости сварочного процесса за счет использования отходов производства. 1 табл.
Изобретение может быть использовано при автоматической сварке или наплавке под флюсом изделий из высоколегированных коррозионно-стойких сталей аустенитного класса. Керамический флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.ч.: оксид алюминия, введенный в виде глинозема и/или электрокорунда, 14-27, оксид магния 14-27, оксид натрия 0,1-4.0, оксид калия 0,1-3,0, оксид кремния 14-23, оксид кальция 0,1-6,0, фторид кальция 14-25, алюминиевый порошок 0,1-2,5, оксид циркония 0,1-9,0, оксид хрома 0,1-5,0, феррохром или металлический хром 0,1-4,0, ферромарганец или металлический марганец 0,1-4,0, ферромолибден или металлический молибден 0,1-4,0, силикат натрия - остальное. Отношение содержания оксида кремния к суммарному содержанию оксида алюминия и оксида циркония составляет 0,62-0,99, а отношение содержания оксида кремния к суммарному содержанию оксида магния и оксида натрия составляет 0,7-0,99.
Изобретение может быть использовано при получении плавленных сварочных материалов, в частности для основных покрытий сварочных электродов, используемых при электродуговой сварке конструкций из углеродистых и низколегированных сталей в нефтегазовой и других отраслях промышленности. Минеральный сплав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: оксид кремния 38-39, оксид алюминия 22-24, оксид железа (III) 12-14, оксид кальция 10-12, оксид магния 9-10 и оксид натрия и/или оксид калия 3-5. Электроды с приведенным составом минерального сплава позволяют полностью исключить пористость сварного шва при легко отделяемой шлаковой корке, нетоксичны и имеют низкую стоимость. 1 табл.
Изобретение может быть использовано для сварки или наплавки изделий из 13% хромистых сталей, работающих в условиях высоких нагрузок, повышенного износа и коррозионного воздействия. Стержень электрода выполнен из стали, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод не более 0,015, кремний 0,2-0,5, марганец 0,3-0,7, хром 11,5-13,5, никель 1,8-2,5, железо - остальное. Покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: плавиковый шпат 35-40, двуокись титана 20-30, хром металлический 1-6, кремнефтористый натрий 5-15, никель 2-8, молибден 0,5-4, оксид редкоземельного металла 0,5-6, мрамор - остальное. Жидкое стекло калиево-натриевое к массе сухой смеси 20-28. Электроды обеспечивают высокую стойкость наплавленного металла или металла сварного соединения к образованию холодных трещин и прочностные характеристики наплавленного металла или металла сварного шва на уровне свариваемых 13%-хромистых сталей аустенитно-мартенситного класса при сохранении высоких показателей пластичности и ударной вязкости. 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электродной проволоке, применяемой в электродуговой сварке. Для стабилизации дуги и увеличения срока службы контактного конца электродная проволока для использования в электродуговой сварке содержит металлическую основу электродной проволоки и твердый проводник на поверхностях данной металлической основы электродной проволоки. Данный твердый проводник содержит электропроводящее измельченное твердое вещество, состоящее из оксида металла, который сохраняется твердым и не реакционноспособным на воздухе при 1200°C. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил., 5 табл., 3 пр.

Изобретение может быть использовано для ручной дуговой сварки деталей и конструкций из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей в строительной, нефтегазовой и других отраслях промышленности. Электродное покрытие включает компоненты при следующем соотношении, мас.%: известняк 29,2-35,8, плавленый компонент 16,4-23,9, рутил или диоксид титана 13,7-14,2, плавиковый шпат 10,8-12,8, полевой шпат 6,8-8,7, ферромарганец 6,9-9,5 и каолин 5,2-6,1. Плавленый компонент представляет собой синтетический минеральный сплав и включает компоненты в следующем соотношении, мас.%: оксид кремния 38-39, оксид алюминия 22-24, оксид железа (III) 12-14, оксид кальция 10-12, оксид магния 9-10, оксид калия и/или оксид натрия 3-5. Состав электродного покрытия основного типа, разработанный на основе доступного, недефицитного и недорого минерального сырья Пермского края, обеспечивает достаточно высокий уровень сварочно-технологических свойств электродов: легкое зажигание и стабильность горения дуги, полное предотвращение пористости металла сварного шва, получение легкоотделяемой шлаковой корки, качественное формирование сварного шва в различных пространственных положениях. 2 ил., 2 табл.
Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для износостойкой наплавки деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания в сочетании с интенсивными ударными нагрузками. Покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: карбид титана 9,4-10,0, феррохром 67,0-70,0, графит 3,2-4,0, жидкое стекло 15,0-20,0, соль щелочного металла и карбоксиметилцеллюлозы 0,4-1,0. Состав покрытия обеспечивает повышение его реологических свойств, снижение брака покрытия при производстве, транспортировке и хранении, а также снижение уровня выделения вредных веществ и повышение чистоты наплавленного металла по неметаллическим включениям. 1 табл.
Наверх