СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МЕДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА КЕРАМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 1994 года по МПК C04B41/88 

Изобретение относится к металлургии и предназначено для получения медно-керамических элементов для силовых гибридных схем.

Целью изобретения является улучшение качества медно-керамического элемента.

Медно-керамический элемент изготавливают следующим образом. Предварительно оксидированный керамический элемент, покрытый металлизационной пастой, и медные пластины помещают в формующую камеру литьевой формы. Литьевую форму помещают в вакуумную или водородную печь и подвергают нагреву по определенному режиму. Расплавленная медь заполняет формующую камеру литьевой формы, создавая эвтектический адгезионный слой между керамикой и медью.

На фиг. 1 приведен медно-керамический элемент; на фиг. 2 - литьевая форма; на фиг. 3 - то же, в сборе с керамическим элементом и медными пластинами; на фиг. 4 - график температурного режима процесса нагрева медно-керамического элемента.

Медно-керамический элемент состоит из керамического элемента 1, адгезионного слоя 2 и медных покрытий 3.

Литьевая форма состоит из разъемных частей 4 и 5.

Процесс изготовления медно-керамического элемента осуществляется следующим образом.

Керамический элемент из алюмооксидной керамики Al₂O₃ очищают, сушат и отжигают в печи при 1200-1300^оС в течение 20-30 мин в воздушной среде. После охлаждения на керамические элемент 1 наносят через определенный трафарет металлизационную молибден-марганцевую пасту 6. Затем полученную структуру подвергают сушке при комнатной температуре в течение 2-3 ч. Далее керамический элемент с металлизационным слоем помещают в формующую камеру графитовой литьевой формы, затем в камеру помещают медные пластины 7. В литьевой форме обеспечивают плотное прилегание частей литьевой формы друг к другу, а также к керамическому элементу, что обеспечивает формование медных покрытий заданной толщины от 1 до 3 мм и заданной топологии. В собранном виде графитовая литьевая форма скрепляется графитовыми скобами, исключающими разрушение формы в процессе нагрева и охлаждения. Затем литьевую форму устанавливают в печи вертикально, чтобы расплавленная медь могла стекать по поверхности керамического элемента и заполнить формующую камеру. Температуру в печи повышают в два этапа, на первом - до температуры 400-500^оС и выдерживают в течение 30-40 мин до полного выгорания связки, после этого температуру повышают до величины, превышающей температуру плавления меди, но в пределах 1085-1200^оС, и выдерживают в течение 6-5 мин, после чего снижают со скоростью не более 1^оC/c.

Ограничение максимальной температуры нагрева и длительность воздействия данной температуры на медно-керамический элемент обусловлено возможностью разрушения эвтектического адгезионного слоя между медью и керамикой при более высокой температуре. Ограничение скорости охлаждения вызвано необходимостью исключения возможности образования усадочных раковин в медном покрытии вследствие того, что усадочные раковины могут увеличить тепловое сопротивление медно-керамического элемента.

Медно-керамический элемент подвергается далее механической обработке и при необходимости никелированию.

Результаты проведенных испытаний показали, что физико-механические характеристики полученных медно-керамических элементов, в частности теплопроводность и адгезионная прочность, не уступает аналогам. (56) Авторское свидетельство СССР N 564293, кл. С 04 В 41/88, 1971.

Патент США N 4.631.099, кл. В 32 В 31/24, опубл. 1986.

Использование: изобретение относится к металлургии и предназначено для получения меднокерамических элементов для силовых гибридных схем. Сущность изобретения: керамический элемент оксидируют и после нанесения на него металлизационной пасты к нему прикладывают медные пластины и помещают полученную многослойную структуру в литьевую форму из графита, которую устанавливают в водородную или вакуумную печь и повышают температуру до величины, превышающей температуру плавления меди. После заполнения формующей камеры расплавленной медью остужают всю сборку. Совмещаются процессы вжигания металлизационной пасты и нагрева всей структуры. Медные слои заданной топологии и заданной толщины одновременно наносятся на противоположные стороны керамического элемента. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МЕДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА КЕРАМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ, включающий размещение медных пластин на поверхности керамики, нагрев до 1083 - 1200^oС, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества медно-керамического элемента, поверхность керамического элемента предварительно оксидируют, наносят на нее металлизационную пасту, затем размещают керамический элемент и медные пластины в формующей камере литьевой формы из графита, форму устанавливают в печи с возможностью стекания расплавленной меди по поверхности керамического элемента до заполнения формующей камеры литьевой формы, нагрев ведут по режиму: нагрев до 400 - 500^oС, выдержка 30 - 40 мин, дальнейший нагрев до 1083 - 1200^oС, выдержка 5 - 6 мин и охлаждение со скоростью не более 1 град/с. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что медные покрытия наносят одновременно на противоположные стороны керамического элемента. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что наносят медные покрытия заданной топологии и заданной толщины до 3 мм.