Способ соединения теплостойких материалов

(51) С 09 Л 5/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТСРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУско-т ннои техм йизикоих теморсый в о СССР .1978.СССР1982.ОСТОЙКИХ этот недостаток устНа одну из соедистей накладывают п емых поверхно ку в один или ГОсудАРстВенный нОмитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Специальное конструктнологическое бюро по криогнике с опытным производствтехнического института низператур АН УСГР(54) ГПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТЕПЛМАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к криогенной технике и может использоваться для соединения охлаждаемых до криогеннь(х температур элементов с разними коэффициентами температурного линейного расвирения, например, крепления стоек, контактов, плат, крепежных банок, изоляторов, датчиков и, т.д, к шасси, основаниям, корпусам.Цель изобретения - повышение надежности термоциклируемого до криогенных температур соединения.Соединение элементов из материалов с различающимися значениями температурных коэффициентов линейного расширения. (ТКЛР), как правило, менее надежно, чем соединение материалов с близкими значениями ТКЛР, В(57) Изобретение касается склеиваниятеплостойких материалов, эксплуатируемых в условиях низких температур.Цель изобретения - повышение надежности термоциклируемого до криогенныхтемператур соединения материалов сразличающимися температурными коэффициентами линейного расширения, Дляэтого размещают между соединяемымиповерхностями чередующиеся слои полиэтилентерефталатной пленки и наполнителя в виде гранул фторопласта иливолокон асбеста или стекловолокна сразмерами поперечного сечения 0,5100 мкм, сжимают и нагревают материалы. Отношение слоев полиэтилентерефталатной пленки и наполнителя0,4-0,6, 1 табл. данном способераняется.Соединяемые материалы и значения их ТКЛР приведены в таблице.В качестве наполнителей используют гранулы (например, фторопластовый порошок) и гранулы, которые, в свою очередь, могут состоять из волокон с более тонким поперечным сечением (например, асбест) или волокна (могут, в принципе, нити, т.е скрученные волокна), Толщина волокон порядка 0,5 мкм, а размер гранул выбирают не более 100 мкм.Способ осуществляют следуюг(имобразом.несколько слоев полиэтилейтереФталата, сверху на нее накладывают слой порошкового или волокнистого найолнителя, сверху на наполнитель снова накладывают пленку из полиэтилеите 5 рейталата и т.д. до необходимой тол" щины. Сверху разиещают элеиент 2. После сборки такого пакета соединение помещают в печь и прогревают до температуры выше Температуры плавления полиэтилентереФталата,т.е. до 250-285 фС. Скорость нагрева 5 град/иин, После оплавления полиэтилентеребтапата соединение выдерживают 15-80 мин. При этом расплавленный полиэтилентереФталат заполняет поры между гранулами или волокнаии наполнителя, После выдержки соединение охлаждают со скоростью 0,5-4 град/мин. Если наполнитель не сиачивается жидким полиэтилентереталатом, образуется сотовая структура, сохраняющая эластичность при толщннах соединения более 50 мкм.В качестве наполнителя .в сочетании с указанныиц может использоваться прокладка из эластичного материала типа стеклолакоткань. Поверхность такого материала должна смачиваться . расплавленньщ полнэтилентереталат.ои. При. соединении поверхностей сложной конфигурации (цилиндрических,35 сФерических и других) сложно разместить на них пленку полиэтилентереАталата, на ней наполнитель, т,е. выполнить подготовленный для прогрева пакет. Это связано с необходимостью Фиксировать наполнитель на поверхности пленки, а последнюю - на поверхности соединяемого элемента. Для облегчения соединения поверхности такой конФигурации наполнитель размещают между плоскими поверхностями пленки и проводят нагрев пакета при тех же режимах.В результате оплавления полиэтилентереЬталата и пропитки им наполн 50 нителя образуется эластичныи лист (толщиной 0,1-0,2 мм). Из этого листа вырезают прокладку необходимой конфигурации, разиещают ее между соединяемыми поверхностями. Возможна прокладка полиэтилентереталатной55 пленки толщиной менее 50 мкм по обе стороны пакета. Далее пакет подвергают термоабрабатке. П р и и е р 1 (известный). Двеленты из медной Фольги толщинойО, 1 мм соединяют пленкой из полиэтилентереАталата (ПЭТФ) толщиной 10,20 и 40 икм соответственно. Послеостывания до коинатной температурысоединение размещают в среде жидкогоазота. Десятикратная деформацияизгибам с радиусом изгиба 1 мине приводит к разрушению соединения. Сохраняется эластичностьсоединения при криогенных температурах,Пр и м е р 2 (известный). Соединяют пластины площадью 2 см слеф,Вдующими пленками ПЭТФ толщин 10, 20,50, 100, 200 икм,Сочетание пластин следующеефИедь-медь, радиокерамика-медь,медь-сплав Д 16, медь-ситалл, сталь12 Х 18 Н 9 Т - .ситалл, ситалл-ситалл,плавленный кварц-плавленный кварц,оптическкй кварц-оптический кварц,ковар-кварц, иннар-кварц,латуньлатунь, медь-инвар, медь-кварц исплав Д 1 б-ситалл.Соединение, выполненное ПЭТФтолщиной 100 и 200 мкм, разрушаетсяпри первом охлаждении до кипящегоазота. Разрушаются также соединениямедь-ситалл, медь-кварц, сплав Д 16"ситалл, Остальные соединения не разрушаются после 200 циклов охлажденияотепления,Пример подтверждает целесообразность использования ПЭТФ толщиной до 50 мкм для соединения элементов, ТКЛР которых отличаются незначительно.П р и и е р 3. Соединяют оптический кварц-медь: оптический кварц- пластина площадью 100 см и иедь 2пластина 2 см (14 х 14 х 15) ми, На кварцевую пластину укладываютпленку ПЭТА, на нее слой Фторопластоваго порошка, далее пластина ПЭТФ, Отношение высот слоев ПЭТФ и наполнителя 0,4. Соединение не разрушается после 100 циклов охлаждения-отепления. Толщина соединения 0,3 мм.П р и и е р 4. Соединение элеиентов согласно примеру 3, В качестве наполнителя используют асбест. Отношение толщин ПЭТФ и наполнителя 0,5. Соединение не разрушается после 100 циклов охлаждения-отепления. тпг(ина соединения 0,4 мм.3583 45 ронка Аторопластаили асбеста,50 Формула изобретения Способ соединения теплостойких материалов с помощьв полиэтилентереФталатной пленки, включающий подготовку поверхностей указанных материалов и полиэтилентереФталатной плен 55 5 164,П р и и е р 5. Соединение элементовсогласно примеру 1. В качестве наполнителя - стекловолокно. Отношение высот ПЭТФ и наполнителя 0,6, Соединение выдерживает 100 циклов охлаждения . Толщина соединения 0,3 мм.П р и м е р 6. Соединение элементов кварц-медь. После слоя ПЭТФ и Фторопластового порошка, накрытого слоем ПЗТФ, располагают слой стеклолакоткаии толщиной 0,15 мм, после этого снова располагают ПЭТФ, Ьторопластовый порошок ПЭТФ. Сверху размещают меднув пластину, После оплавления ПЭТФ проводят термоциклироваиие. Соединение выдерживает 100 циклов термоциклирования. Толщина соединения 0,7 мм.П р и м е р 7. Соединение элементов выполняют по примеру 6, однако в качестве наполнителя используют асбест. Соединение не разрушает. - ся после 100 циклов охлаждения-отепления. толщина соединения 0,5 мм.П р и и е р Я. Предварительно готовят лист путем пропитки полиэтилентерефталатом торопластового порошка. Отношение толщин ПЭТФ и Ьторопласта 0,5. Толщина листа 0,5 ми. Из листа выречавт заготовки по размеру соединяемой медной пластины (15 х 15) ми. Между кварцевой и медныии пластинаии прокладывают с обоих сторон пластины пленку ПЭТФ толщиной, 12 ики. Соединение осуществляют при укачаннои в описании режиме, Соединение выдерживает более 100 циклов териоударов.П р и м е р 9. Соединение выполняют согласно примеру 8, в качестве наполнителя используют асбест. Соединение не разрушается после 100 циклов териоциклирования;П р и м е р 10. Соединение выполняют согласно примеру 9, В качестве наполнителя используют смесь порошка Лторопласт - асбест с объемным их содержанием 50 и 50 Х. Соединение не разрушается после 100 циклов термоциклирования.В примерах 3-10 соединяют медные пластины к поверхности оптического кварца.П р и м е р 11Соединяют медь" ситалл: ситалл-пластина площадью 10 си,а медь-пластина 2 см На ситалл укладывают пленку ПЭТФ толщиной 40 ики, на нее - слой Фтороплас 10 15 20 25 30 35 40 6тового порошка, далее - пластина ПЭТФ,Отношение высот слоев ПЭТФ и наполнителя 0,4 (3 слоя ПЭТФ и 2 слояпорошка). Соединение нагревают 2 ч до270 С, после оплавления ПЭТФ егоохлаждают 2 ч. Соединение не разрушается после 100 циклов охлаждения до77 К с последующим нагревом до температуры окружавщей среды.П р и и е р 12, Соединяют медькарбид кремния. Условия те же, чтои в примере 11, В качестве наполиителя используют асбест, Отношениевысот слоев ПЭтФ и наполнителя 0,5.Соединение не разрушается после100 циклов охлаждения-отепления(77 - 300 К),П р и м е р 13. Соединяют сплавД 16 - ситалл. Условия те же, что ив примере 11. В качестве наполнителяиспользуют стеклонить. Отношение высот слоев ПЭТФ и наполнителя 0,6,Соединения не разрушаются,после100 циклов охлаждения-отепления (77 -300 К) .П р и и е р 14, Соединяют медьиедь, сплав Л 16-медь, ситалл-плавленный кварц, сплав Л 16-сплав Л 16.Соединяют пластины плогадью 2 см собщей пластиной площадьв 100 см.На общую пластину накладывают слойПЭТФ, затем - слой Фторопластовогопорошка, затем - слой ПЭТФ и соединяемув пластину. Отношение высотслоев ПЭТФ и наполнителя 0,5. Режимнагрева и охлаждения такой же, какв примере 11. Соединения не разрушаются после 100 циклов охлажденияотепления (77 - 300 К),П р и м е р 15. Соединяют коварлатунь, инвер-латунь. На латунную пластину площадью 100 см накладывают слой ПЭтФ пленки, затем слои поПЭТФ и соединяемые пластины, Послеоплавления и охлаждения соединенияего подвергают циклическим термоударам 77 - 300 К. Соединение неразрушаются после 100 циклов охлаждения-отепления1643583 терейталатной пленки размещают поочередно со слоями наполнителя в видегранул Ьторопласта или волоконасбеста или стекловолокна с размерамипоперечного сечения 0,5-100,0 мкм,при этом отношение толщин слоевполиэтилентерейталатной пленки инаполнителя выбирают в пределах0,4-0,6. Материал ТКЛР, К (при температуре, К)Стандарт ГОСТ 859-78ГОСТ 4784-74 Медь безкислородная М 1 Алюминиевый сплав Д 16 Сталь 12 Х 18 Н 9 Т Латунь ЛС 59-1 ГОСТ 15527-70 ГОСТ 10994-74ОСТ 3-104-77ОСТ 11 0279010-75 0,4510 (300)0,510 НО 1660-62 1,8 10 ГОСТ 5458-75 ГОСТ 10153-70 2,44 10 (300) Составитель В.БалгинРедактор Н.Рогулич Техред Л,Сердюкова Корректор 0.1 ипле Заказ 1219 тИраж 426 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 ки, размецение последней между соединяемыми поверхностями, сжатие, нагрев с последующим охлаждением, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности термоциклируемого дс криогенных температур соединения материалов с различающимися температурньви коэффициентами линейного расвирения, слои полиэтиленИнварСплав 36 НКоварСплав 29 НКСиталл оптический СОМКварц плавленныйСтекло кварцевое электровакуумное С 5-1Кварц оптическийСтекло кварцевое оптическое КИРадиок рамикаМатериалы керамическиерадиотехническиеТип В, кл. 71 марки ф Карбид кремнияИэделия карбидокремниевые 16,7 ф 10(300)8,1910 (80)22,510 (300) .14,910" ь (80)16,710 ь (300)6,5 ф 10 (80)20,9 ф 10 (300)14,4, 10 (80)2,6110 (300)2,3310 (80)10 (300)