Способ диффузионной сварки керамики

 

О П И С А Н И Е »»592546

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.09.73 (21) 1960256/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.02.78. Бюллетень № 6 (45) Дата опубликования описания 22.02.78 (51)М.Кл 2 В 23 К 19/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.791,66 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. И. Беляев, И. И. Мосичев, А. Г. Щербак и Г. М. Леонов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ КЕРАМИКИ

Изобретение относится к ооласти технологии машиностроения, а именно к получению неразъемных соединений сваркой давлением.

Известен способ диффузионной сварки керамических изделий, при котором на свариваемых поверхностях предварительно получают слой материала с высокой адгезией к керамике i(1).

Соединение по известному способу может быть получено только при высок их температу,рах.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ диффузионной сварки керамики преимущественно алюмооксидной, при котором на свариваемые поверхности предварительно наносят материал, имеющий высокую адгезию к керамике, а затем материал с низкой те млературой плавления (2). Соединения, полученные таким способом, имеют невысокую прочность.

Цель изобретения — повышение прочности сварного соединения.

Для этого в качестве первого материала используют хром, а второго — серебро.

Использование хрома или марганца в качестве материала первого подслоя определяется их достаточно высокой, по сравнению с другими материалами, адгезией к алюмооксидной керамике, что объясняется взаимодействием окислов хрома и марганца с окисью алюминия, а для марганца, кроме того, взаимодействием с окисью алюминия с образованием шпинели.

Это нзаимодействие идет при температурах 1300 — 1400 С, и при температурах свар.к и (450 — б00 С) его скорость очень мала.

Элементом, активирующим это взаимодейст10 вие, а также взаимное растворение окислов хрома и марганца и окиси алюминия, может являться прикладываемое сварочное усилие.

Как показывают эксперименты, использование хрома и марганца равноценно.

15 Материал второго подслоя — медь или серебро служит для схватывания,и образования диффузионного соединения.

Серебро позволяет снизить температуру сварки на 60 — 80 С по сравнению с исполь20 зованием меди с сохранением той же величины прочности.

Пример осуществления способа.

Детали из алюмооксидной керамики после тщательной очистки от механических, органических и неорганических загрязнений закрепляют в подколпачном устройстве установки вакуумного напыления типа

УВН-2М-1 над,испарителем, на котором помещена навеска хрома или марганца. Камеру вакуумируют до давления 10 10 зтор, Составитель Ю. Бородин

Техред И. Рыбкина

Ре:,актор О. Торгашева

Корректор В. Гутман

Подписное

Заказ 971/28 Изд. М 195 Тираж 1207

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тнп. Харьк. фил. пред. «Патент» после чего производят прогрев деталей при тем пературе 300 — 350 С в течение 30 — 40 мин для очистки соединяемых поверхностей и увеличения адгезии напыляемых материалов к соединяемым деталям.

После прогрева производят напыление хрома или марганца на соединяемые поверхности (толщина покрытия 0,05 — 0,1 мк). После этого вращением привода производят перемещение деталеи к испарителю, на котором помещена навеска меди или серебра.

После напыления слоя меди или серебра толщиной 2 — 3 мкм детали охлаждают и извлекают из камеры напылительной установки. При использовании в качестве материала первого подслоя марганца, напыление произзодят с одного испарителя, учитывая, что марганец имеет величину упругости паров на

2 — 3 порядка ниже, чем медь и серебро, и плавное повышение температуры испарителя обеспечивает полное испарение .навески марганца, после чего начинает испаряться .медь или серебро.

Далее детали помещают в установку для диффузионной сварки типа СДВУ-12.

При достижении в сварочной камере вакуума 10- — 10-"тор производят подъем температуры.

Пр и температуре 250 — 300 С к деталям прикладывают сжимающее усилие порядка

0,8 — 2 кг/мм .

Далее увеличивают температуру до 450—

600 С и выдерживают при этой температуре

10 — 15 мин.

После изотермической выдержки детали медленно охлаждают до температуры 200—

250 С, затем выключают нагревающее устройство и охлажда до 40 — 50 С, снимают сжимающее усилие, извлекают детали из сварочной камеры.

Предлагаемый способ диффузионной сварки керамики опробован в лабораторных условиях.

Прочность сварных соединений керамических деталей, соединенных предлагаемым

10 способом, достигает 60 — 80 / от прочности основного материала.

Технический эффект от изобретения заключается в снижении температуры сварки и .повышении прочности и работоспособности

15 соединения.

Формула изобретения

Способ диффузионной сварки керамики, 2О преимущественно алюмооксидной, при котором на свариваемые поверхности предварительно .наносят материал, имеющий высокую адгезию к керамике, а на него — материал с низкой температурой плавления, о тл и2о ч а ющийс я тем, что, с целью повышения прочности соединения в качестве первого материала используют хром, а второго серебро, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Казаков Н. Ф. Диффузионная сварка в вакууме, М., 1968, с, 268 — 269.

2. Пузырев Э. И. Сварка металлов с алюмооксидной керамикой, не содержащей стеклофазы, журнал «Электронная техника», серия 11, 1972, выпуск 10, с. 89 — 98.