Легкоплавкое стекло

К)З СОВЕТСКИХ .ИАЛИСТИЧЕСКИ СПУБЛИК ГОСУДАР СТВЕ ННЫ И К ЭМИ 1 ЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ ПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗОБ СВИДЕТЕЛ ЬСТ ИС ТЕНИ Ььс.Ко чщ(56) Пакл. С 0АвМ 604 овский институт электро те З.Петрова, Т,ДВ.А.Бачин и В.В6.112,4 (088, Ь)тент Японии М3 С 3/16, опублторское свидете836, кл, С 03 СЗ ликина. И,Еитуло ихо,, 1984,ьство ССС74, 1978. Изобретение относится к составам легкоплавких стекол, используемых при изготовлении многослойных структур на основе алюминия и его сплавов методом диффузионной сварки, и предназначено для соединения пластин из алюминия или е;о сплавов в многослойную стр ктуру, может быть использовано при из отовлении матричных теплообменников Р криогенной технике. электротехнической. холодильной и других смежных областях п зо ышленности.Целью изобретения является повышение термостойкости. растекаемости и адгезии стекла.Стекло, вСссО, Вс 20 з, А ддЕржит Р 205, 3соотношении о ключающее 20 з, БьгОз. Ч 2 ОБ, ОагОингредиент В 20 з ЯОг Ссс О ВсгОЗ А 203 ЯЬ 2 ОЗ Р 2 ОБ ЧгОБ дгезии остигаСагОз ект докаемост его спла ние ра минию Повыш екла к ал ся путем Р 20 Б, При игается п(46) 23.04,92, Бюл, М 15 РЬО, В 20 з с 02 ополнительно сопри следующем в, мас.%:80,0-90,0 5.0-15.0 0.5-3,00.1-1.50,1-1,50,1-3.50.1-1,00.1-2,00,1-5,0 с 5 С 03 С 3/072, С 03(57) Изобретение относится к составам легкоплавких стекол, преимущественно для изготовления многослойных структур на основе алюминия или его сплавов. С целью повышения терм( стойкости, растекаемости и адгезии стекло включает, мас.%: РЬО 80- 90, В 20 з 5-15, 9020,5-3,0, СОО 0,1-1,5, Вс 20 з 0,1-1,5, А 203 0,1-3,5, ЯЬ 203 0,1-1,0, Р 205 0,1- 2,0, Ч 2 ОБ 0,1-5,0, багСз 0,1-5,0. Стекло имеет термостойкость 85-100 С, растекаемость 8- 18 мм, адгезию стекла к алюминию 15,8- 18.0 МПа. 2 табл. багОз О, 1-5.0 Повышение термостойкости стекла обеспечивается за счет введения в его состав Р 205 в количестве 0,1 - 2,0 мас.%, при этом значения термостойкости стекла увеличиваются с 70-80 до 85-100 С, Введение в состав стекла Р 205 в пределах 0,1-2,0 мас,% обусловлено тем, что при содержании менее 0.1 мас,% повышение термостойкости стекла не достигается. а при содержании более 2 мас.% происхздит нежелательная кристаллизация стекла, причем увеличение термостойкости не наблюдается. Необходимо только совместно вводить в состав стекла Р 20 в, СагОз, Ч 205, Введя только Р 205 и обеспечив повышение термостойкости, использование стекла для изготовления многослойных структур на основе алюминия не возможно, так как не обеспечена растекаемость стекла и адгезия его к ал юмиведения в состав стекла этом максимальный эфф и их совместном введенСинтез легкоплавких стекол осуществляют следующим образом, Исходные компоненты шихты (РЬО, НЗВОз, 502. А 20 з,СоО, В 20 з, ЯЬ 20 з, Р Ов, Ч 20, и Оа 20 з) высушивают, взвешивают в определенных количествах, тщательно перемешивают иоплавляют в корундизовых тиглях емкостью100 мл в печах с силитовыми нагревателями.Подъем тем п ературы в печи осуществля ютсо скоростью 10+3" /мин. при достижении 101000+50 С расплавы выдерживают в течение 30 мин, затем гранулируют в воду,Составы синтезированных стекол приведены в табл. 1.ТКЧР и температуру начала деформации определяли по стандартной методикена дилатометре ДКВА системы Соркина.Температуру оплавления (Топл) определяютпутем термообработки пластин из алюминия с нанесением на них слоя порошка стек 20ла. За температуру оплавления принимаютминимальную температуру, при которой образуется плотное, беспористое покрытие.Растекаемость стекол оценивают по величине диаметра капли, образовавшейся из 25порошкового образца цилиндрической формы (диаметр 5 мм. высота 5 мм). С этойцелью готовят таблетки на основе порошкастекла, измельченного в шаровой мельницепо удельной поверхности 900100 м /кг 30Таблетки помешают на поверхность алюминия, предварительно обезжиренного в этиловом спирте, и термообрабатывают винтервале 400-550 С. Затем измеряют величину диаметра капли, 35Термостойкость стекла определяютследующим образОм. Стержни из стекларазмером 25 мм, диаметром 5-6 мм. отожженные, без трещин и царапин, нагревалив электрической печи до 60, 80. 90, 100, 110 40120 С, сбрасывают в воду (с = 20"С). фиксируя температуру, при которой на образцахобразуются трещины. Адгезию покрытий наоснове стекла к алюминию и его сплавамопределяют путем отрыва металлического 45стержня диаметром 7 мм. приклеенноготорцом к покрытию клеем ВК. на разрывной машине МР,Результаты испытаний приведены втабл, 2, 50Анализ результатов испытаний стеколпоказывает, что стекло предлагаемого состава обладает существенными преимуществами по сравнению с известным. аименно имеет более высокую термостойкость(85-100 С по сравнению с 70-80"С дляизвестного), хорошо растекается по поверхности алюминия и его сплавов (8-12 мм посравнению с 3-6 мм для известного). образует прочный спай с алюминием и его сплавами (адгеэия составляет 15,8-18 МПа по сравнению с 2,8-4.7 для известного).Испытание многослойных структур на воздействие повышенного давления осуществляют на стандартной разрывной машине, Образцы для испытаний прочности представляют собой алюминиевые цилиндры с захватной частью, сваренные встык с помощью стекловидного диэлектрика, Диаметр цилиндра 15 мм, диаметр захватной части 25 мм, длина рабочей части 50 мм (табл. 2). Разрушающая нагрузка составляет 250 кгс,Теплопроводность многослойной структуры на основе алюминиевых сплавов и стекловидного диэлектрика определяют по методу динамического калориметра в режиме монотонного нагрева при 300 К на приборе ИТ 4-400, Образцы для испытаний представляют собой цилиндрические столбики и двадцати пластин алюминия марки АД 1 М, соединенные между собой слоем стекла, Толщина исходных пластин 0,44- 0,46 мм, толщина стекла 10-15 мкм, диаметр столбиков 15 мм (табл, 2).Анализ результатов испытания многослойных структур, сформированных из чередующихся слоев металл-диэлектрик, показал. что структуры, изготовленные с применением предлагаемого стекла, существенно отличаются от структур с применением известного, а именно более устойчивы к воздействию повышенного давления (12- 15,8 атм по сравнению с 1,5-2,0 атм для известного); имеют более низкий коэффициент теплопроводности (2-6 Вт/мк по сравнению с 14-18 Вт/мк для известного).Применение предлагаемого стекла позволяет получить уникальный матричный теплообменник, в котором обеспечивается герметичность при средних и высоких давлениях (до 15 атм) теплоносителей в расширенном диапазоне температур (-196)-300 С, т,е. значительный экономический эффект от внедрения изобретения в народное хозяйство,Формула изобретения Легкоплавкое стекло преимущественно для создания многослойных структур на основе алюминия и его сплавов, включающее РЬО, В 20 з, 502, СоО, В 20 з. А 20 з, ЯЬ 20 з, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью повышения термостойкости, растекаемости и адгезии стекла, оно содержит дополнительно Р 205, 9205 и Оа 20 з при следующем соотношении ингредиентов, мас.:РЬО 80-90;В 20 з 5-15:1728210 ЯЬг 03Р 20592051.э д 203 0,5-3,0;0,1-1,5: 0,1-1,5; О, 1-3,5: Таблица 1 Со е жанне компонентов. мас Стекло ЕпО Мпоэ Ч Ов Оа О М О Раб 5 Ь 20 8 О А 1 О СцО 51 РЬО Вэоэ 60 4,0 0.5 0,5 П р и м е ч а н и е, Стекла 1-10 имеют предлагаемый состав, стекла 11-12 - навести ый. Таблица 2 Коэффициент тепло. водности2, Вт/мк ТКЛР 10 . кТермостой- Растеквекость, С месть,мм Адгеэия стекла к алюминию, МПа Темпе рагу.ра оплавле.ниястекла, С Температура начала деформации. фС 16,2 17,3 18.0 15.8 160 17.7 12,1 0.2 8.7 2.8-4.7 1 2 3 4 5 Б 7 8 9 10 Иэвестное 30 35 40 Составитель Т. Чил 11 кинаТехред М.Моргентал Корректор А. Осауленко Редактор И, Шулла Заказ 1376 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва Жтэ, Рауыская наб,. 4/5