Вакуумноплотный металлокерамический узел

 

ОПHCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„„996395

: Союз Советских

Социалистических

Респуолин (á3) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 100481 (21) 3275434/29-33 р )М gw-з

C 04 В 37/00 с присоединением заявки М—.Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150283. Бюллетень Мо 6 (33 j УДК б 21. 791.

-3(088.8):

Дата опубликования описания 150283 (54 ) . ВАКУУ14НОПЛОтНЫЙ ИЕТАНЛОКВР ИЧВСКИИ УЗЕЛ керамики, или обладающих высокой пластичностью. Кроме того, снижение напряжений достигается за счет максимально возможного утоньшения металлического цилиндра в месте спая с керамикой Г2 ).

Но эти меры не позволяют всегда эффективно снизить напряжения в спае и получить достаточно надежный и термостойкий спай. А так как КТР ме таллического цилиндра больше., чем

KTP керамической детали, тв при пайке сборочный зазор между ниии увеличивается на велйчину, пропорциональную разнице KTP спаиваемых материалов, температуре пайки и диаметру спаиваемых поверхностей

LL = д 6о41 Т (1 ) где

Изобретение отйосится к электрой-. ной технике и может быть использовано в качестве изолятора, вывода энергии в электровакуумных приборах.

Известны вакуумноплотные металло« керамические узлы, которые изготавливаются на основе спаев металла с ке . рамикой. Спаи конструктивно подразделяются на охватывакщие, торцовые-. g и конусные. В охватывающих спаях .чаще .всего металлический цилиндр является охватывающей деталью, а керамическая деталь 2 — охватываемой.

Вследствие разницы коэффициентов термического расширения (КТР)спаиваемых металла и керамики в слае после пайки возникают напряжения, от величины которых зависит вакуумная плотность и надежность. узла. Чем ниже эти напряжения, тем вьаае надежность узла и процент выхода годных узлов по вакуумной плотности (1).

Наиболее близким к изобретению является. вакуумноплотный металлокерамнческий узел на основе охватывающего спая. Снижение .напряжений достигается за счет использования для спаивания с керамикой металлов, имеющих, коэффициенты термического расширения, наиболее близкие к KTP

d - величина, на которую уве личивается зазор между спаиваемыми деталями;

8 — диаметр спаиваеиых поверхностей;

iLat разность коэффициентов термического расширения спаиваеиях металла и керамики при температуре пайки„.

996395 с0 — разность между температурой пайки и комнатной температурой.

Если диаметр спаиваемых поверхностей увеличивается, то наступает момент, когда зазор между спаиваемыми поверхностями превьпаает величину капиллярного зазора и вакуумноплотная пайка становится невозможной.

Для уменьшения величины термического зазора на металлический цилиндр р надевается бандаж из материалов с

KTP меньшим, чем KTP металлического цилиндра. Но Эти бандажи деформируют металлический цилиндр, что может нарушить его цилиндрическую форму и снизить надежность узла и процент выхода годных по вакуумной плотности.

Целью изобретения является повышение термостойкости и надежности узла.

Поставленная цель достигается тем, что в вакуумноплотном металлокерамическом узле, содержащем керамическую цилиндрическую и охватывающую ее металлическую детали, в последней выполнены прорези, параллель- 2 ные оси, заполненные металлом с пластичностью, большей чем у мате риала цилиндра.

Если материал металлического цилиндра ковар, то эти разрезы могут ЗО быть заполнены медью. В этом влучае напряжения в спае снижаются эа счет более высокой пластичности меди по сравнению с пластичностью новара.

Заполнение этих разрезов медью 35 производится путем затекания в них . расплавленной меди. Для полного заполнения разреза медью необходимо, чтобы величина его равнялась величине капиллярного зазора и не превыша- щ ла 0,02 мм. Увеличение количества разрезов позволяет больше снизить напряжения, но лишь до определенного предела и, кроме того, усложняет технологию изготовления узла.

Поэтому количество разрезов в каждом конкретном случае выбирается, исходя иэ перечисленных условий.

С целью получения оптимальных капиллярных зазоров между спаиваемыми поверхностями один из разрезов на металлическом цилиндре изготавливается сквозным, разрезанный цилиндр помещается в формирующую оп.равку и в таком виде производится

его спаивание с керамической деталью и одновременно запаивается разрез °

При разреэке цилиндра учитывается,,что длина спаиваемых металлической и керамической поверхностей должны. быть равны при пайке, т.е. при сбор- Щ ке длина металлической поверхности должна быть меньше длины керамичес,кой поверхности на величину, определяемую формулой (1 ). В этом случае

8 — длина спаиваемых поверхностей. Ц формирующая оправка позволяет сохранить цилиндрическую форму разрезанного цилиндра и капиллярный зазор между спаиваемыми поверхностями при пайке.

Так как один из разрезов делается сквозным, то наиболее рационально делать цилиндрическую металлическую поверхность из листа, что снижает трудоемкость при ее изготовлении по сравнению с деталью, иэготОвленной .на токарном станке и повышает надеж-! ность по вакуумной плотности.

На чертеже показан. металлический цилиндр 1 с разрезами, заполненными пластичным металлом 3, причем один иэ ;разрезов выполнен сквозным.. Метал лический цилиндр 1 охватывает керами ческую деталь 2. Металлический цилиндр 1 надевается на внутренний ци,линдр 5 формирующей оправки, снаружи на металлический цилиндр 1 надевается наружный цилиндр 4 формирующей оправки. Так как KTP материала внутреннего цилиндра 5. больше, чем KTP материала наружного цилиндра 4, то металлический цилиндр 1 при пайке оказывается зажатым между внутренним

5 и наружным 4 цилиндрами, что позволяет сохранить форму цилиндра 1 и расположить его относительно керамической детали 2 на расстоянии, не превышающем величину капиллярного зазора. В случае спаивания припоем

ПСр-72 керамической детали 2 из материала ВК-94 с металлическим цилиндром из ковара сквозной разрез заполняется также припоем ПСр-72, а остальные разрезы заполняются медью. Наруж ный цилиндр 4 оправки изготовляетсяся из молибдена, а внутренний цилиндр

5 из стали Х18Н10Т. Чтобы не произошло спаивание наружного цилиндра 4 с металлическим цилиндром 1, в нем делается вырез, напротив которого при пайке. располагается сквозной разрез металлического цилиндра 1..

Термостойкость и процент выхода годных узлов предлагаемого . узла выше, чем у узлов обычной конструк ции, эа счет снижения напряжений в спае. Узлы обычной конструкции с молибденовой охватывающей деталью не используются, так как напряжения в спае молибдена с керамикой уже при диаметре спая более, чем 10 мм превышают допустимые и спай разрушается. Полученные узлы ф 20 мм (керамика-молибден ) выдерживают 30 термоударов в интервале 20-700 С в беэ нарушения вакуумной плотности.

Такие же узлы с коваровой охватываю« щей деталью также выдерживают 30 термоударов. Используемые в приборах, изготавливаемых предприятием, аналогичные узлы обычной конструкции с коваровой охватывающей деталью выдерживают 10 20 термоударов.

99б395

ВНИИПИ Заказ 833/35 Тираж б20 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная,4

Формула изобретения

Вакуумноплотный металлокерамический узел, содержащий керамическую цилиндрическую и охватывающую ее металлическую детали, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения термостойкости и надежности узла, в последней выполнены проре-. зи, параллельные оси, заполненные металлом с пластичностью большей, чем у материала металлического цилиндра.

Источники информации„ принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CUBA 9 2134714, кл. 117-1, опублик. 19б4.

2. Батыгин В.Н. и др. Вакуумноплотная керамика и ее спаи с металлом. N., "Энергия", 1973, с.,238, 323. !