Способ металлизации керамики для перехода керамика-металл и получения самого перехода керамика-металл

Изобретение относится к способу выполнения металлизации керамики для перехода металл-керамика и к получению перехода металл-керамика. Способ получения металло-керамического составного элемента, имеющего переход металл-керамика, в котором керамический корпус соединен с металлической крышкой. Керамический корпус состоит преимущественно из Al₂O₃. Упомянутый корпус покрывают по меньшей мере одним первым слоем MoMn или вольфрамом и вторым слоем Ni. Поверх Ni-слоя размещают Ag-слой в качестве третьего слоя, сверху накладывают металлическую крышку и присоединяют ее с помощью пайки или отпуска с получением составного элемента, крышка которого газонепроницаемым образом присоединена к керамическому корпусу. Обеспечивается герметичное газонепроницаемое соединение керамического корпуса с металлической крышкой без использования паяльной фольги. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способу выполнения металлизации керамики для перехода керамика-металл и к получению самого перехода керамика-металл, предназначенного для применения в технике низких, средних и высоких напряжений, согласно изложенному в пунктах 1 и 5 формулы данного изобретения.

Способы металлизации керамики для перехода керамика-металл, предназначаемого для применения в компонентах низко-, средне- и высоковольтных переключателей или в средствах переключения, исходят из керамического корпуса, главным образом состоящего из материала Аl₂О₃, который в стандартном применении покрывается первым слоем МоМn (или вольфрама (W)) и вторым слоем Ni. Поверх Ni-слоя обычно наносится слой паяльной фольги. Далее следует металлическая часть, которая припаивается затем к керамическому корпусу на участке размещения вышеперечисленных слоев.

Обычно применение паяльной фольги является необходимым.

Для получения герметичного присоединения к керамическому корпусу вакуумного прерывателя обычно применяется технология пайки твердым припоем. Процесс пайки осуществляется в ходе стандартного производственного процесса, включающего процесс вакуумирования компонентов и процесс пайки твердым припоем в качестве последнего этапа. Для выполнения такой пайки необходимо добавление дополнительной фольги, причем с обеих сторон керамического корпуса.

В этой связи цель данного изобретения состоит в устранении потребности в паяльной фольге с тем, чтобы избежать связанных с применением тонкой паяльной фольги проблем, сделать производство более легким, но при этом намного более эффективным.

Предложенное в соответствии с данным изобретением решение состоит в том, что поверх Ni-слоя размещается Ag-слой в качестве третьего слоя, далее сверху накладывается металлическая часть и присоединяется пайкой или отпуском.

Это позволяет полностью избежать применения паяльной фольги.

Данное преимущество предоставляет возможность исключения отдельного применения паяльной фольги для всех металлокерамических соединений.

Это, благодаря уменьшению используемых элементов, снижает производственные затраты.

В одном следующем воплощении этап пайки твердым припоем выполняется отпуском под вакуумом, в инертной или активной газовой (водородной) среде in-situ.

В первом предпочтительном варианте осуществления Ag-слой наносится гальваническим способом.

Во втором предпочтительном варианте осуществления Ag-слой наносится холодным газодинамическим напылением.

В соответствии с одним элементом конструкции переключателя для низко-, средне- или высоковольтных применений зона переключения состоит из слоистой системы с первым слоем, представленным МоМn или вольфрамом, вторым слоем Ni и конечным слоем Ag поверх Ni-слоя, который непосредственно соединяется с металлической частью пайкой или отпуском in situ.

Значительное преимущество изобретения приводит к созданию конструкционного элемента, который представляет собой вакуумный прерыватель или устройство, крышки которых газонепроницаемым образом присоединяются к керамическому корпусу вакуумного прерывателя/устройства в соответствии с вышеизложенными признаками.

Изобретение иллюстрируется чертежом.

Фиг. 1 показывает часть вакуумного прерывателя. Его основная часть представлена цилиндрическим керамическим корпусом. Кромки на краях цилиндрического корпуса покрыты слоистой системой из различных металлов. Керамический корпус обычно изготавливается из керамики Аl₂О₃ (оксид алюминия).

При этом предназначаемый для нанесения первым слоем на кольцевых торцевых поверхностях цилиндрического керамического корпуса материал представлен сплавом МоМn (марганец-молибден). Второй слой, располагающийся поверх него слой, состоит из Ni (никель).

Следующим этапом является нанесение поверх него слоя серебра (Ag).

Далее сверху верхнего Ag-слоя размещается крышка и затем посредством отпуска или пайки, подразумевающих тепловую обработку при температуре, превышающей точку плавления, обеспечивается процесс сплавления благодаря диффузии металлов на данном участке.

1. Способ получения металло-керамического составного элемента, имеющего переход металл-керамика, в котором керамический корпус соединен с металлической крышкой, причем керамический корпус, состоящий преимущественно из Al₂O₃, покрывают по меньшей мере одним первым слоем MoMn или вольфрамом и вторым слоем Ni, отличающийся тем, что поверх Ni-слоя размещают Ag-слой в качестве третьего слоя, и сверху накладывают металлическую крышку и присоединяют ее с помощью пайки или отпуска с получением составного элемента, крышка которого газонепроницаемым образом присоединена к керамическому корпусу.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пайку выполняют под вакуумом, в инертной или активной газовой, например водородной, среде, по месту.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что Ag-слой наносят гальваническим методом.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что Ag-слой наносят холодным газодинамическим напылением.

5. Металло-керамический составной элемент, который получен способом по любому из пп. 1-4, в котором переходная область между металлической крышкой и керамикой состоит из первого слоя, представляющего собой MoMn или вольфрам, второго слоя из Ni и конечного слоя из Ag, нанесенного поверх Ni-слоя, причем переходная область соединена с металлической крышкой пайкой или отпуском, выполненным на месте с образованием газонепроницаемого соединения с керамическим корпусом.