Способ соединения пористых керамических материалов

(50 С 04 В.37 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57 ) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ПОРИСТЫХ :КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ путем метал"лизации соединяемых поверхностей,приведения их в контакт с пОследующей термодиффузионной сваркой, о тл и .ч а ю щ и й с я тем, что, с . целью повыщения механической прочности при соединении материалов с разной адгезией к металлу, перед металлизацией поверхность материала с низкой адгезией нагревают ИК-излучением до 320-400 С, затем осуществляют ее металлизацию разложением паров бисареновых соединений элемента, выбранного из группы, содержащей медь, никель, тантал, хром, при одновременном воздействии. УФ-излучения с длиной волны 220 510 нм и интенсивностью 150-8,6 10 лк, нагревают в вакууме до полной десорбции .остаточных продуктов пиролиза и после приведения в контакт с материалом с высокой адгеэией к Е металлу со стороны последнего в направлении, перпендикулярном плоскости соединения, нагнетаютпоток паров тех же соединений под избыточ- С ным давлением 0,2-2 атм, пропуская ток через слой металлизации до разо- Я грева соединяемых поверхностей пиролиза.1 О Изобретение относится к технологии соединения пористых керамических иэделий, выполненных из различных материалов и обладающих различными адгеэионными свойствами, и может быть использовано при изготовлении блоков, узлов, корпусов для различных изделий электронной техники.Известен способ соединения разнородных металлических и керамическихизделий через промежуточный слойсвариваемого металла 111 .Недостатком такого способа является невозможность сварки пористыхкерамических изделий из-за низкоймеханической прочности сварного шва. 15Известен другой способ соединения.пористых керамических и металлических изделий на ультрадисперсной основе.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ соединения пористых.керамических разнородных материаловпутем термодиффузионной сваркиметаллизированных поверхностей поддавлением 21.Недостатком этого способа является низкая механическая прочностьполучаемых соединений из-за наличиянеплотного контакта дисперсного порошка металла с пористой керамикой и больших внутренних напряжений в соединительном шве (0,15 кг/см),Цель изобре=ения - повышение механической прочности при соединенииматериалов с разной адгеэией к ме-таллу.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу соединенияпористых керамических материалов путем металлизации соединяемых поверх Оностей, приведения их в контакт с.последующей термодиффузионной сваркой перед металлизацией поверхностьматериала с низкой адгеэией нагревают ИК-излучением до 320-400 С,эатем 45осуществляют ее металлизацию разложением паров бисареновых соединенийэлемента, выбранного из группы, содер"жащей медь, никель, тантал, хромнри одновременном воздействии Уф-излучения с длиной волны 220-510 нми интенсивностью 150 - В,б 10 ф лк,нагревают в вакууме до полной десорбции остаточных продуктов пиро- .лиэа и после приведения в контактс материалом с высокой адгезией кметаллу со стороны последнего в направлении, перпендикулярном плоскости соединения, нагнетают потокпаров тех же соединений под избыточным давлением 0,2-2 атм, пропус- бОкая ток через слой металлизации доразогрева соединяемых поверхностейпиролиза,Способ осуществляют следующимобразом. 65 Заготовки из разнородных пориотых керамических материалов загружают в откачиваемый реактор и отжигают до полной десорбции паровзагрязнений со стенок пор. Затемметаллизируют поверхность заготовокс низкой адгеэией. Для этого ее облу-.чают мощным ИК-излучением, нагреваядо температуры начала пиролиза паровразлагаемых соединений, после чегооблучают потоком широкополосногоУФ-излучения низкой интенсивностии напускают пары реагента. В качестве реагента используют бисареновыесоединения тантала, меди, хрома илиникеля, обладающие высокой упругостьюпаров, низкой температурой возгонки и хорошей летучестью. В зависимости от типа соединения собственная частота резонансного распадаего молекулы на металл и углеводородный остаток может изменяться, нодля бисареновых соединений лежит вдиапазоне длин волн 220-510 нм. Спомощью ИК-облучения осуществляется пиролитическая стадия распадасоединений, а при УФ-облучении происходит активация поверхности изделия и его адгеэия к материалу растущей пленки металла резко возрастает, В целом, УФ-активация позволяет проводить металлизацию поверхности плохо адгеэирующего материалапри температуре. пиролиэа "хорошо адгезирующего материала и действуеткак эффективный катализатор, БеэУФ-активации адгезия соединительногослоя в паре материалов с различнойадгезией связующего металла весьманизкая, а механическая прочностьсоединения недостаточна для надеж-.ного соединения деталей,После металлиэации проводят дегазацию остаточных продуктов разложения до их полной десорбции со, стенок пор. Для этого иэделия прогревают в вакууме при температуре пиролиза, а затем на металлизированнуюповерхность изделия с низкой адгезией устанавливают соединяемое изделие с высокой адгезией и под избыточным давлением 0,2-.2 атм нагнетают сквозной поток паров реагента.Пропускают электрический ток черезслой металлизации, добиваясь полногоразогрева соединяемых поверхностейдо температуры пиролиза, и осаждаютметалл на стенки пор соединяемыхизделий до полного или частичногосмыкания пор,Выбор перечисленных значений тех-,нологических параметров режима получения соединительного шва обусловлен следующими соображениями. В качестве заготовок используются пористые керамические изделия, адгезионная способность или коэффициент адгеэии которых различается более чем10 в 2 раза. При меньших значениях этой разницы Уф-активация, проводимая при одной и той же температуре пиролиза, становится избыточной и для достижения цели необходимо снижать температуру йанесения металла на 5 материал с высокой адгеэией, чтобы уравнять скорости роста при металлизации шва, а это технически не осуществимо при контактировании двух материалов.Пиролиэ бисареновых соединений проводят при 320-400 С. При меньших температурах разложения соединения не происходит и металлизация не осуществляется, при больших температу рах металл в порах загрязняется избыточным углеродом и металл соединительного шва, карбидизируясь, становится хрупким и ломким.Активация металла изделия с низкой адгезией осуществляется Уф-излу 20 чением с длиной волны 220-510 нм и интенсивностью 0,15-8,6 клк, Вне укаэанных пределов длин волн не,.происходит накачка энергией оптических квантов молекул реагента и резонанс" ный распад соединения отсутствует, металл не осаждается в порах керамики. При интенсивности ниже 0,15 клк разложения не происходит из-за потерь света при рассеянии в паровой Фазе. Наоборот, при чрезмерно высокой интенсивности выае 8,6 клк начинается карбидиэация осаждаемого металла.Избыточное давление над соедини- З 5 тельным швом обеспечивает эффективное проникновение металла в область шва. При реэистивном нагреве облас" ти соединения осаждение в первую ачередь происходит на металлизирован ном изделии при температуре пироли" эа. Однако из-за его низкой адгезии значительная часть продуктов распада устремляется к второму соединяемому изделий, т.е. задерживается в нагретых до той же температуры парах изде 45 лия с высокой адгезией. При избыточном перепаде давления ниже 0,2 атмэтот процесс становится малоэффектив-,ным и прокачка паров недостаточнадля их проникновения в глубь соединяемого изделия. Наоборот, при избыточном перепаде давления выше 2 атм ."происходит интенсивный вынос продуктов распада из зоны осаждения исоединительный шов перестает формироваться. Соблюдение изотермичностиповерхностей соединяемых деталейнеобходимо для получения ненапряженных соединительных швов, а равенство температуры нагрева температурепиролиза обеспечивает наиболее полный распад паров реагента в порахиэделий.Способ обеспечивает получениесоединительного шва с использованиемтолькб одной металлизации и хорошосогласованным температурным коэффициентом линейного расширения привысокой механической прочности наразрыв и изгИб, .Ниже даны примерыпрактической реализации предложенного способа соединения разнородныхпористых керамических изделий,Технологические параметры процесса соединения керамических изделий представлены в таблице. Н - размеры пор в заготовках;.а - пористость, Т - температура нагреваили пиролиэа; .ф" - длина волны активирующего Уф;излучения; Ь - интенсивность Уф-излучения; ТР - температура нагрева реагента; ч - скорость осаждения металла на стенках пор изделия с низкой адгезией; й - толщина металлизации на стенках пор изделия с низкой адгезией; Ф - время отжига в вакууме; Р, - величина рабочего вакуума.при отжиге; Р - избыточное давление; У - скорость осаждения соединительного металлЬ; в .й, - толщина соединительной металлизации; К - предел механической прочности на разрыв).о н мм ОЪ су 1 оо мс Сц о о сНЗаказ 36/19 Тираж 606ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва, ж, Раушская наб.у д. 4/5 ш а шщВ ВВВе Филиал ППП "Патент", г. ужгород,. ул. Проектиая, 4Предложенный способ обеспечиваетполучение более высокой прочности соединения разнородной пористойкерамики.