Способ изготовления металлокерамического узла

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик998435 6) Дополнительное к авт, сви(22) Заявлено 140581 (2) 33с присоединением заявки М" -1 М К з С 04 В 37/ 5/29 осуларственный к СССР ио лелам изобрете и открытийомитет 3) Приоритет -публиковано 230283, Бщата опубликования опис 531 УДК 666. 798..2(088.8) ллетень МВ ия 23,02,83 72) Авторы изобретени) Заявител 54) СПОСОБ ИЗГОтОВЛЕНИЧ МЕТАЛЛОт(ЕРАИИЧЕСКОГОУЗЛА тся к способам со рамикой с испольго слоя, конкретной, полупроводнионике, испольэуютие узлы.оединения металом предварительамики и последую- О твердыми припо-Однако сложность в проведении технологического процесса, заключающаяся в нагреве подготовленного к заварке узла под вакуумом до 1400-1450 С в течение 5 мин выдержки и последующего резкого охлаждения, ограничивает нрименение известного способа.Целью изобретения является повыше ние качества металлокерамических узлов при одновременном снижении темпе ратуры пайки.Указанная цель достигается тем, что по известному способу получения металлокерамического узла путем нанесения на металлическую деталь стеклообразующего материала, включающего0 Д 12 Оз соединения ее с кералтической деталью и нагрева собранного узла токами высокой частоты в течение 2-5 мин и выдержки с последующим резким охлаждением до 500-600 оС, стеклообраэующий материал дополнительно содержит В,20 , МаОв СеО,и 5 Ь, 0 при следующем соотнон.ение кол 1 йонент в,мас тО 71,4-72,5А 12 Оз 4,5 - 15,011,0-12,0Мад 110,6-11,0Се 02 0,35 Ь 2 Оо, 0,3 едизовноков анного способа ие сложного обоных или колпакоа также дорогообходимость приды (водорода, артехнологический безопасные услотехническому у является сполокерамических высокой частоть. 25 ческой детали металла соедиматериалом с промежуточногоД 120 З Г30 Наибол решению к соб изгот узлов наг металличе в сборке, няется с помощью с слоя, вкл ее близким по предлагаемомовления металревом токами ской и керами причем слой керамическим текловидного мучающего 5102 2) Изобретение относи нения металла с ке анием промежуточно к злектровакуум ой технике, электр щим металлокерамичес Известен способ с ла с керамикой метод ной металлизации кер щей пайки с металлом ями 11). Недостатками указ являются использован рудования - конвейер вых водородных печей стоящих припоев и не менения защитной сре гона), что усложняет процесс и создает не998435 Соединения,изготовленныепредлагаемымспособом Соединения,изготовленныеизвестнымспособом Вид испытания 100 Не более1,5 ч Не менее 2-3 сут 100 80 100 Защитнаясреда отсут- ствует Необходима восстановительная среда (водород) нагрев ведут до 900-1100 С и выдерживают 1-5 мин, а охлаждение в интервале от 500-600 до 200-300 С осуществляют со скоростью 7-10 С/мин.Выбранные оптимальные режимы позволяют быстро производить локальный разогрев спаиваемых деталей и обеспечивать высококачественный спай без применения вакуума при обеспечении высокого процента выхода годных изделий. Температурные пределы разогрева 900-11000 С в сочетании с временным режимом обусловлены вязкостойкими свойствами применяемого промежуточного слоя .стекловидной эмали: нагрев выше 1100 еС ведет к резкому сиижению вязкости промежуточного слоя и его сильному растеканию; нагрев ниже 900 С - недостаточен для его размягчения и получения вакуумплотного соединения металл - промежуточный слой - керамика.Охлаждение от 500-600 до 200-300 С является наиболее ответственным этапом охлаждения, так как указанные температурные пределы являютчя соответственно верхней и нижней границами зон отжига промежуточного слоя. Поэтому в данном интервале во избежание возникновения остаточных напряжений и растрескивания заваренного узла скорость охлаждения должна быть цостаточно оптимальной и в нашем случае подобрана экспериментально в прецелах 7-10 еС/мин, Практически скорость снижения температуры в данном интервале регулируется с помощью включенной электропечи, обогревающей заваренный узел. Ниже 200-300 еС охлаждение ведетсяв режиме выключенной печи и может Испытания на герметичность, Ъ Длительность технологического процесса цикла Испытания на термоудар при (85) - (60) С в течение 3 циклов по 2 ч,каждый, Ъ Воздействие температур от комнатной до азотной (20) - (-196)С в течение 2 циклов по 5 мин каждый, ЪНаличие защитной среды при изготовлении спая производиться практически с произвольной скоростью.П р и м е р. 1. Подготовленный кзаварке узел, состоящий из металлического ( коварового ) кольца с предварительно нанесенным на него эмалевым слоем, содержащим, мас.Ъ:5 Оц 71,4В 2 Оз 12,0Я 1203 5,0йа ъО 11,0се О.г 0,35 Ьг 03 0,3и керамической детали, устанавливается на оправке под заварку токамивысокой частоты. Нагрев ведут до 15 900 еС .в течение 5 мин, выдерживаютпри этой температуре 5 мин и далееохлаждают по следующему режиму: до5000 С - в течение 2 мин, затем соскоростью 7 С/мин - до 3000 С и да лее - естественное охлаждение с выключенной печью.П р и м е р 2. Операция подготовки та же, что и в примере 1. Составэмали, мас.Ъ:25 5(вг 72,5вго 11,0Я 1 103 4,51 а 20 11,4Севг 0,3З 0 5 я.вь0,3Нагрев ведут до 1100 С в течение2 мин, выдерживают при этой температуре 1 мин, далее охлаждают до 600 Св течение 1 мин, затем со скоростью 3 1 0 С/мин - до 200 С, после чего проводят естественное охлаждение с выключенной печью.Подготовленные образцы соединенийподвергают испытаниям, результатыкоторых приведены в таблице.998435 Продолжение таблицы. 100 95 100 Ударная прочность 10000 ударовс ускорением 40 с, 3 100 Как видно из приведенной таблицы,. у изготовленных предлагаемым способом соединений металла с керамикой герметичность, а также устойчи вость к температурным и механическим воздействиям значительно выше, чем у известных.Кроме того, при изготовлении соединений предлагаемым способом зна- д чительно упрощается и сокращается технологический процесс, что суще;ственно при организации серийного производства металлокерамических корпусов приборов. Формула изобретения 35Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Батыгин В,Н. и др. Вакуумноплотная керамика и ее спаи 1 с металлом. М., "Энергия", 1973, с. 289319.40 2. Патент Японии Р 48-40463,кл. С 04 В 37/00, опублик. 1973(прототип). Составитель Н. СоболеваРедактор Н. Егорова Техред Е.Харитончий Корректор. О. Билак Заказ .1062/41 Тираж 620 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий, 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Воздействие в течение 48 ч влажности 98 при 40 С, Ъ Вибронрочность прн частоте 1000 Гци ускорением 10 ц в течение7,5 ч, Ъ Способ, изготовления металлокерамического узла путем нанесения на металлическую деталь стеклообразующего материала, включающего 5,02 н А 10 З, соединения ее с керамической деталью, нагрева собранного узла токами высокой частоты втечение 2-5 мин и выдержкой с последующим резким охлаждением до 500-600 ОС, о т л и -. ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества узлов при одновременном снижении температуры пайки, стеклообразующий материал дополнительно содержит В О Ма 0, СеО и ВЬ 03 при следующем соотношении ком-, понентов, мас.Ъ;5 О . 71,4-72,5А 12 Оз 4 с 5-5 р 08203 11,0-12,0МаО 10,6-11,0Себе 0,35 Ь 2 03 0,3.нагрев ведут до 900-1100 С и выдержи. вают 1-5 мин, а охлаждение в интерва-ле от 500-600 до 200-300 фС осуществ,ляют со скоростью 7-10 С/мин.