Способ пайки металлов с керамикой

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ 697269

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик.- Ъ /б (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 140777 (21) 2508546/25 — 27 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет (51)М. Кл.2

В 23 К 1/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.1179 Бюллетень ио 42 (53) УДК621. 791, 3 (088. 8) Дата опубликования описания 15.11.79 (72) Авторы изобретения

Л.В. Козловский, Ю.П. Федько, Н.П. Соловьев и В.B. Варенников (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПАЙКИ МЕТАЛЛОВ С КЕРАМИКОЙ

Изобретение относится к области пайки, в частности, к способам пайки металлов с керамикой с предварительной обработкой паяных поверхностей и может быть использовано н радиоэлектронной промышленности, точном приборостроении и криогенной технике.

Известен способ прямой пайки металлов с керамикой металлическим активным припоем, содержащим добавку титана (1)..Пайка производится в вакууме при температуре порядка

1000 С.

Недостатком способа является большое различие коэффициентов термического расширения (KTP) припоя и керамики, что приводит к потере герметичности при термоциклировании °

Известен способ пайки металлов с керамикой, при котором на поверхность металла наносят промежуточный окисный слой и производят пайку стеклоприпоем (2). Промежуточный окис- 25 ный слой наносится на металл непосредстненно окислением.

Однако данный способ не применим для спаев ниобия с алюмооксидной керамикой, так как ниобий обладает склонностью к интенсивному окислению, слабосцепленного с подложкой.

Целью данного изобретения является повышение накуумной плотности паяного соединения ниобия с алюмооксидной керамикой путем обеспечения прочного сцепления окисного слоя с ниобием.

Поставленная цель достигается нанесением на ниобий окисного слоя детонационной бомбардировкой поверхности ниобия частицами окиси алюминия н два этапа, используя на первом этапе частицы размером в 5-10 раз больше, чем на втором.

На первом этапе происходит подготовка поверхности ниобия, а на втором прочное закрепление частиц окиси алюминия на поверхности, обеспечивающее надежную пайку стеклоприпоем.

Способ реализуется следующим образом.

Предварительно понерхиость ниобия бомбардируется при помощи детонационной установки частицами окиси алюминия с размерами 100-120 мкм. В процессе обработки создается поверхность с примерно одинаковыми по высоте микронеровностями по всей поГ> (3 7 i (> >

> B!i

r >З(,-;, ii )И

G!; », .Jilt i! ()

MJ-,м с бхтс: 11.«1!г>т аи (?, г>

30 г б!.3

1) 1>."ц" и (lf"!> (ii>, I I)r fr! !Ii)B »„к((г>(.t (r

i i) . И> (Э(! i >I! (1 () (, () К!((> 1 Oi.!11()кл.>

:?к«!. : !", " C(. Jr 1!РДОС Та }()>1«(ой) Tтпц (-С) " : Н 1< 1. - I e>, . : >10 (i 10!«r! « i! 1;;"I !Tv)!! Пг>Р—

Ji() J > JOttl (1,.: (1 0;: ««> (»;; "1 111...",, (>i-„e Q - 0

Г)G )(»(О" !(i . (. бp-. 01! Эц . е !)(< Гзы. .11 Я > ((О с ! 11 3 К *.i М! ".. . " . 3 . -! О I .. >(>. ".. . :Х а Р Э ." Т () D И С Т! > К Э. "

I le)>i!i р,-, -)ме» с, 0 т((=(«. 1, t >Як(,:! —,0 H B

П(З)3 () т.,< JIG(! "1! Дт Га т! (1 0 C I», . . >. т С Я tt«(KD<3 "

1>оcт "i! 111, 3TО ITT!eпцт> твуе г воз,".1((кHGзе н f>io 1(го-> тfc)1 0 к f) Вц< 1,= на;,:,г>c .i-„, о!.с> в ((()С Jiг,(>, )>>)1(1() М 0 < j)I»т :(Я 1 д!с ):) Е!)К}1 0 0 7 1 -,(ц

11(ПO ) 1)ОЛ ".(. I>J:;>:. .. . " -(» . Э HO>i il!" ТЬ «B:- "

T И (1 с«":z (° K (>Ы 1! . (т ) .:! и! КРогдeРО ВHО Тl(}) (ркка т(- д() т -:.. ()". СГ «> Стиг!а! !И .>а Зм->(? О(>! (\ тт

ДЕTc>H! ->; 1«Ц 111:". ;- 1 ) В В,i T-Э,) i )! Э (ДHOH НОЙ у(Т i ft 0 Я. .:1"; I! -„ .".;(З 1 (7 ;> Пот<1!}ÅТ .(Я, Т „F,. >(П> 1 !,! (-), t (;- }(» и) Я;>) > B >-, 10 Я«3 ><""

tI«i(> И)1((<И О с > i!((Мс1 epH c) JI = :, --." > И В н Qc 1 ° > дс! .;;:i(е . Ir:K ыт:" я ;.. Гздi-! Q .

УСТ Э(!(>1>1 - > ., г. >1. 1!«З H;>C!> k 0..)i> СЗ<.«тl

H е мо> у 1 и 0;.!0((ат —, с>(>ь 11 3 о в ан)!(=: Jll .: . i; < i»:-СJ: I Я (ДЕ BP Ь(В, ГОДГ«)ТО!1 К,-:: i. 0 В . ) (IС)С вЂ”. 1) "i =- HC:CЕНИ =ПОД -О (01).т>. г::>,; и K —.;айK- : je —: . 11 и . к(з lт l; я -> с:.1!:

frOCтт CeDi. Й т,c)r>1Е ", >1:.т-» - г>i "; 1«>С P ,ЦОВ ПPO(i 3 (> и сдт Н;;.Еt "e Н>,-:Е О,т... с-И «Ji. Oi««И1 tH >i 1 Q >((т((л т-,ой 1 i (—.!I (l .,«Р >1 . «Э(» т

МОХО Ма> «т)r.", )J! Ппя .;)" т =>цт> я >ic J(r}: -,т>т д(>(Я,Э)13ИКО- Кит})! .Е=КИХ i;pr31тЕ(ОВ, !ij30 ТЕК ВЩ}> К (ID(Об}ЗЭ«ЗОВ ани)1 Q -тт1(:„!«>Iт . Я

ПОКРЫТИ P. . ПО} . («)ХВОСТ«ДЬЮ ДЕТ Эт)И i >Ij?H—

МРН г)ЕtИй (..1 .G:0C ПОД ГОТQВК т. С(ОН Р)?Х— ности увеличивает Вакуумнук> .-)ло .нос.}ь

t»0т(P (gИ Я,(\ B СЧeт г QЗД(BHH Я Q IHНЭ Ко;.!Ьтк по Высоте икронеровностей„ которы: — . (>ри }(апе>сент<>т,GK})(1.. и я 3BTIc>rHB() т ()я lастид}BI u <: Кро;.)е того за сче>. Высо коско))о(тиог q",T;BDB .астип 1.«1.!КрсВЫСТ "ГЫ П ЗРРХНО(ТИ с!.ЭСТИЧ}10 C>ICL(TBJOÒ

i ° .) т =i 0 т,и- т, УПР«0«7Н((= 1(}((С> С--; Я И пс)крыти я г г!От-:repKHG!Gт}>ko де ) али

В 0 3 Н И. К Н О В Е Н И =- т" i 3 Э. К Р Ы Т 0 Г О Э Н К Е Р Н О Д О

К,(РЭ(ЕРа Cir. IJte;:ИЯ ;Эстит! Дт»ЗКРЬ)т(,Я

И ПОВЕ>))СНOC I H ДС Та.>Ц:!

Б резу;дьтате подготовки ilpoTIc)(cäêò

П >Ватт>)Е(>ИЕ> З с })IFI 1" (Е(.КО .f ЭКтH>B ;1 00 i И

I;P(ËПОВЕРЗ<НОС НЫК С,ГОРВ МРТРЦЛа ) т(тс

С 3 ЗдаРт .ГС -11)(11 .-П)ЕЛ(70«СЫЛ КИ,(7ЛЯ ripr=(-=

})ОД-<) <-;(Ет;ЛРН(! -!ОК>;1)1 ИЯ C т)ОВРР><—

I!r)r -:.>,iii !i -Э>т,, l p!! ПЗ Л(>т>т I!! I! ЭНР— ..:;г (И ПСКР . ", (. -..,i С .Ет 1!;,.-КОй < О. Т () ((J. !(0> K РД! J i -." (". 110 r) 1 0 Т С -.::T (1: H (. i .

Ir0 J) (О (I I OC r>IO i .;= - с.)1.7 а . llpH H«i«l РС(i«iи Hi

HclC7 HI!, B !>

МС- а;(ЦОМ ВОЗ,, -1(а Е >- (-Е}>ЕКот(ный C tie>i!

С IPT ВНЕ}!Р(Ни Я = ЭСТИ(! GKH()И : "10МИНИ Я И =BC I. И -(иой JF;t)QP>JAB()!IT! МИI.;.O;}!cтупо т- покр}г., н я . Цр(7:= том набз)жда—, (.Я Д;0-1;=Нк ii->J,ЕНИЕ с ВЯЗИ 1<-IK (T :., .I Е С К 0 "G ) " I :, Т С= Р а(,г(Е К «1 (-" И I t К с; г (! >(к! 1)JBi1! ((i;i« теP((а. TG}«3 г так и м . . Bл"

С Г! З: Э }); I; (т И.-.:::,.: ;;"> i t C < G C В .=, Э И 1>.од

> г «iie, . -:ТО .:>< 1!Е -rr:.E=,:!ЕТ П>3)!i!ЧЕН.: Е

УК «3 B I,1)ЫЕ TO>! Itf!" > Ы ".. .1)(-." i ::: I ..Э . (»..

lie«НСЗСИ МЫ К (Bt " ИП Я ЗЛЯ O (Я 3! II?HI>>O) J. Ь

;> (-:>1(<(И eel< т Дl > . Iie : СС-:П))И 131<()ЫТI> Я >Е, ..1 ii: Чс-,от«((С«а>)(;! . 7 М 1Г> МКМ)

13 !71.: .> Bi e -1;т!; C! CCI! Я 1-;)!.. Выт;-> De i>.б„>-;г>, -: ) ;;,; - К IQBF!>и; ос>TJ(r>МР-г?})ро::.,:-; >:>!.::.Bc i . .. >Эзметзами дс

-. ;)О >КМ> . -->О )РИ ВО И К:=С =Hu.".—::.:-.=--, „.:>eK- Нос т. И, .-.а )Уl Е>НИ.: бо> (-.:- "ру! i -,;i(3f>i HFP«! f»Г»!Р, >,,",OC cK! " ),т)ы> И ! .«>Д—

В >,т С <З (< («;„;; >1;"З-,. 3 >.т

)< «) а(; . Bp. .-„Е . rr „.; - с!)1, (аг) Е -(((ИР бОЛ*= Е !JO1lKl::К СЛОСВ Мт ",;eт ПР 2«)ДИ Ь вЂ”.r i 7 I>т:(::}JHTO Об цт: С,- Сй r. - ЭВОМ „01— ->тт(ЦИН: СЗ>011()(ЛЕ >(If>i:. С Р,I.-)МЕО.— "-=И

)«ж }ическиз< 1IDGLe(с 3в JIpB п0 лед, ioщей пайке по покрытию и не JIGBBOЛЦЕТ г)а.т(У>--атЬ ВаКУ>М}10 IIJ ОТНЫЕ СЛОИ.

:1pIl Н Э(1 ЕСЕНИН Гдо}(р =Tc И Я Т ЛЩИНОЙ

СНЫ!(Е >)(3 "! (М . .«НЭЧИ } e.";}>HO у!1ЕНЬШЭЕТСЯ

Ст>1> г ДРПЛ «it >» В р,::.=.« (к гоЕВ (0)<)3Ы"„"И и C Н)!)1(Е СЛЕДУ(3(})(ДМИ И >JB Рт)И с>и Bc =-Т— .: Я ШC=PОКОBBТQС >. Ь П 3ЛУ = Э ==Мoh ЛОВ F. ()Х

>г, - »". >т Д >; «);.;.,: -> «I —., Q BG it ßÅ >,!ОЗ) .У -. . ат Ь В аК УУ ХНО )i IÎÒ 1ЫР СЛОИ .

11}>едлага е);1-)й c TI 3005 подготQBки

JGBepxHoc.oè детали из ниоби Я и его (BI JIBT30B ПОД пайку был pe BJ(è зОВ ан штырьковык ниоб <евь))< гермовывоТ>ак г BTIBЯН (!ЫХ В ДЕ ГЭЛЬ )1 3 аЛК)МОК СИ) 1ной 1«, рэсмики iBDга IefJ,ал(вмосиликатньдм стеклом(1<>дгo«oвка поверхност}! пр)извоДИ,IBñB: B детОнаци 3н ной у .. с =(вовк е, работeioB!e)TT в j)e)T(H)ze с:с) <:r (Ji; к>;-)ими

697269

Формула изобретения

25

Составитель Ф. Конопелько

Редактор О. Колесникова Техред Л.Алферова Корректор М, Шароши

Тираж 1222 Подписное

БНИИПИ Государственнога комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб.> д. 4)5

Заказ 6535/3

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4 техническими параметрами. Состав газоной смеси (по объему): кислород 511 1%, ацетилен — остальное.

Дистанция подготовки 100110 мм. Глубина загрузки дозы порошка 1000 мм.

Вес дозы порошка 100+10 мг.

На ранномерно подготовленную на детонационной установке поверхность гермовывода, предназначенную для

-для пайки, наносят слой окиси алюминия толщиной 20-40 мкм, частицами с размерами 10-20 мкм.

Металлические гермовыводы с нанесенным покрытием и предварительно очищенные керамические детали собирают под пайку в оснастке, обеспечинающей их фиксацию с введением в место спая припоечного стекла системы NnO — . 0 — A|. 0 толщиной 3050 мкм. Собранные таким образом узлы помещают в вакуумную печь и паяют по следующему режиму: скорость нагрева о

550 /час до расплавления припоя о (-1230 С), выдержка 15 мин скорость о

Р охлаждения 350 /час.

Подготовленные предлагаемым способом поверхности детали иэ ниобия и его сплавов позволяют получить надежные накуумно плотные спаи, например, с алюмооксидной керамикой с использонанием стеклоприпоев, температура пайки которыми существенно ниже температурного порога собирательной кристаллизации ниобия.

Используя укаэанный способ подготовки поверхности под пайку, получают надежные вакуумно плотные спаи, выдерживающие многократные нагревы до 910 С и охлаждения до температур жидкого азота, что очень нажно для криогенной техники.

Способ пайки металлон с керамикой

1 при котором на поверхность металла наносят промежуточный окисный слой и производят пайку стеклоприпоем, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения вакуумной плотности паяного соединения ниобия с алюмооксидной керамикой путем сбеспечения прочного сцепления окиснсго слоя с ниобием, окисный слой наносят детона" ционной бомбардировкой поверхности ниобия частицами окиси алюминия в дна этапа, используя на первом этапе частицы, размером н 5-10 раэ больше, чем íà Втором, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Гладков A.Ñ., Подвигина 0.П., Чернон 0,В. Пайка деталей электровакуумных приборов. М., Энергия, 1967, с. 217-225.

2. Справочник по пайке. Под ред. С.Н. Лоцманона и др. М., Машиностроение, 1975, с. 297-298..