Способ изготовления биметаллических электродов мощных электронных приборов

ЗВ 97 Союз Советских Социалистических Республиквт. свидетельства уъ 968 ( 1207743/26-25 висимое от 011 9/04 Заявлено с присоединением заявки Л Проорите Комитет по деламобретений и открытии Совете МииистровСССР УДК 621.3.032.22 (088,8 2,Х 1,1971, Бюллетень М 33ания описания 20.1.1972 Опубликован Дата опубли Авторыизобретения Д, Л. Хад манов, О. И. Павлов, 1 О, и В, П. Зайцев льнико аявите СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОДОВ МОЩНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВводят,к отслаиваоме того, между ми имеют место ые также являютта ами напряжеИзобретение относится к электронной 1 промышленности и используется при производстве пролетных труб, ламелейколлекторов, аиодов, особенно для мощных приборов типа О, типа М, модуляторных ламп, рентгеновских трубок.Известен способ изготовления биметаллических электродов (ламелей) ЭВП, основанный на диффузионной сварке молибдена с медью, Для этого молибден соединяют с медью через промежуточный слой никеля, который наносится на поверхность молибдена гальваническим методом. Подготовленную таким образом молибденовую полосу прижимают поверхностью, покрытой никелем, к медной заготовке и производят диффузионную сварку при температуре около 800 С. Однако прочность соединений, полученных этим способом, не обеспечивает надежную работу таких ламелей, так как они не выдерживают термоциклических нагрузок, имеющих место в условиях технологического цикла изготовления приборов (пайка, откачка, динамические испытания) и в процессе работы, Неудовлетворительная прочность соединений при воздействии знакопеременных нагрузок, например при нагревах, объясняется тем, что из-за различия коэффициентов термического расширения молибдена и меди в соединениях, выполненных диффузионной сваркой, возникают напряжения, которые и принию молибдена от меди. Крсоединяемыми поверхпостянепровары (пустоты), котор5 ся своеобразными концентра рний.Для создания такого способа изготовлениябиметаллических электродов (Мо - Сц, % - Сц, Та - Сц и т, п.) мощных ЭВП, при котором 0 достигается высокая прочность соединениятугоплавких металлов с медью при рабочей температуре 900 - 950 С, а также снижения напряжения на границе между соединяемыми материалами, соединение тугоплавких метал лов с медью осуществляют диффузионнойпайкой через промежуточные металлы никель и золото или никель и марганец, которые в виде слоев наносятся на тугот 1 лавкий металл последовательно - сначала никель, затем зо лото или марганец. При этом отношение толщины слоя никеля к толщине слоя золота или марганца должно лежать в пределах 0,3 - :0,6, и суммарная толщина сикоев долскна оыть от5 до 35 ик, Выбор в,качестве промежуточ ных металлов пар М - Ац и Я - Мп основанна том, что эти элементы в сочетании с медьо образуют тройные системы с непрерывной растворимостью в твердом и жидком состоянии, причем для этих систем характерным яв ляется наличие областей, в которых сплавыимеют температуру плавления ниже, чем умеди (от 900 С до 1000 С), что позволяетосуществлять диффузионную пайку без применения специального припоя за счет естественно образующейся жидкой фазы,В процеосе нагрева и выдержки при температуре пайки происходит перераспределениеэлементов (%, Ац и Сц,или %, Мп и Сц) посечению паяного шва и кристаллизация жидкой фазы при постоянной температуре:пайки. В результате паяный шов представляетсобой тройные твердые растворы % - Ац - Сцили % - Мп - Сц, обладающие высокими механическими свойствами, Причем со сторонытугоплавкого металла образуется область, богатая никелем, за счет которого получаетсяпрочная металлическая связь молибдена,вольфрама или тантала с металлом шва; состороны меди - область, богатая медью, чтоположительно сказывается на прочностныхсвойствах соединений в целом. Кроме того,благодаря длительной выдержке при температуре пайки температура распоя соединенийстановится выше 1000 С, а рабочая температура 900 - 950 С. Таким образом, структурашва такова, что физические и механическиесвойства плавно меняются от тугоплавкогометалла к меди, в результате чего градиентконценграции напряжений на фазовых границах, обусловленный различием коэффициентов термического расширения соединяемыхметаллов, значительно меньше, чем в случаесоединения указанных тугоплавких металловс медью другим известным способом.На чертеже схематически представлен процесс изготовления биметаллических электродов по предлагаемому способу.Заготовку 1 из тугоплавкого металла, например вольфрамовую пластину требуемойтолщины (0,2 лл), прижимают поверхностью,покрытой гальваническим способом слоем 2никеля толщиной 10 мк и слоем 3 золота толщиной 20 мк, к медной заготовке 4 с помощью пуансона из нержавеющей стали б,Собранный узел помещают:в вакуумнуюпечь, имеющую гидравлическое устройстводля создания давления на пуансон, и производят диффузионную пайку, Режим пайки следующий; вакуум 1 10 -- 50 1 - 4 лл рт. ст.;нагрев со скоростью 6 - 10 С в мин.; темпера. тура 980 С - 1000 С; выдержка при температуре пайки в течение 60 мин; удельное давление на паяемых поверхностях 5 - 7 кг/слР;охлаждение с печью.При изготовлении электродов небольшихразмеров, например пролетных труб, тугоплавкий металл, например Мо, % - Ке, Та,применяют в виде точеных заготовок определенной формы. Заготовка из тугоплавкогометалла прижимается к медной заготовкетрубы поверхностью, покрытой промежуточРедактор Е, Гончар Текред Л.3199714 ными металлами % и Ац или % и Мп в последовательности, указанной выше. В этом случае пуансон не применяют, давление при пайке прикладывают непосредственно к заготовке из тугоплавкого металла. Пайку производят по тому же режиму. Окончательные размеры трубы и необходимую толщину слоя тугоплавкого металла получают механической обработкой после пайки заготовок. 10 Биметаллические электроды (Мо - Сц, В - Сц, Та - Сц), изготовленные предлагаемым способом, отличаются высокой прочностью сцепления тугоплавких металлов с медью, надежно работают в условиях знако переменных нагрузок и удовлетворительно выдерживают термоциклы и термоудары. Применение таких электродов в ЭВП повышает их надежность и долговечность, а также позволяет увеличить удельные тепловые нагруз ки на тепловоспринимающих поверхностях электродов в 1,5 - 2 раза,Предмет изобретенияСпособ изготовления биметаллических элек тродов мощных электронных приборов путем соединения тугоплавких металлов с медью через промежуточные металлы, в число которых входит никель, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности соединения, в ЗО качестве промежуточных металлов 1 в паре с никелем применяют элементы, образующие с никелем и медью непрерывные тройные растворы в твердом и жидком состоянии с температурой плавления ниже температуры плав ления меди, например золото или марганец, при отношении толщины слоя никеля к тольцине золота или марганца, равным 0,3 - 0,6, и суммарной толщине слоев 15 - 35 люк. 40 45 50 60 Евдонов Корректоры: О. Волковаи Н. Коваленко