Сплав на основе свинца для литья микропроводов Российский патент 2025 года по МПК C22C11/08 H01B13/06 

Изобретение относится к области микрометаллургии, в частности к созданию прецизионных сплавов на основе свинца для литья высокопрочных микропроводов с высокой удельной плотностью.

Для защиты изделий прецизионного приборостроения от вибрации, а также для получения датчиков вибрационного воздействия на элементы приборостроения используют покрытия или микропровода с высоким содержанием свинца.

Известен сплав на основе свинца для литья микропроводов в изоляции со свинцовосодержащими стеклами по авторскому свидетельству №440436 от 25.08.74. Этот сплав, имеет следующий состав, с содержанием компонентов масс. %: висмут 35-40, медь 3-5, кремний 1,5-3, свинец - остальное, выбран в качестве прототипа.

Этот сплав имеет существенный недостаток - его прочность (менее 60 кг/мм²) ниже требований, предъявляемых для современного намоточного оборудования (более 100 кг/мм). Для достижения этого значения необходимо увеличивать прочность стекла, применяемого в прототипе (С39-1 состава (масс. %): SiO₂ - 73,0; Na₂O - 3,0; K₂O - 1,5; B₂O₃ - 16,5; PbO - 6,0), а также увеличивать прочность используемого состава сплава.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание сплава на основе свинца для литья микропроводов высокой прочности не менее 1500 МПа.

Технический результат достигается тем, что сплав для литья микропроводов в стеклянной изоляции на основе свинца, содержащий висмут, медь и кремний дополнительно содержит карбид титана при следующем соотношении компонентов (масс. %):

висмут 35-40 медь 3,0-5,0 кремний 1,5-3,0 карбид титана 3,0-5,0 свинец остальное

Упрочнение сплава производится за счет его легирования наночастицами карбида титана в количестве 3-5 масс. %. Оптимальный размер наночастиц, вводимых в сплав, составляет 60-80 нм. Выбранный размер частиц определялся по оптимальной технологичности процесса литья (время настройки процесса - до 5 минут, длина микропровода - более 1000 метров и стабильность диаметра - отклонения от установленного диаметра не более 10%). При меньшем чем 3 масс. % TiC, эффекта упрочнения не наблюдается, при большем, чем 5 масс. %, ухудшается технологичность литья микропроводов - получаются отрезки микропровода длиной не более 10 метров.

В состав композиции для получения стеклотрубок для литья микропроводов диаметром 8,9-9,1 мм вводятся упрочняющие частицы диаметром 0,6-0,9 мм из TiO₂ в количество вводимого TiO₂ - 6,0-8,0 масс. % совместно с порошком состава (масс. %):

Na₂O 3,0 K₂O 1,5 B₂O₃ 16,5 PbO 6,0 SiO₂ остальное

При меньшем чем 6,0 масс. % TiO₂, определение которого производится с помощью полимеризатора ПТ-3, стеклоизоляции не наблюдается. При большем, чем 8,0 масс. %, наблюдается образование сколов изоляции.

Примеры реализации.

Сплав выплавлялся в индукционной печи типа Л3-13 в алундовых тиглях массой 1,2 кг. Последовательность введения шихтовых компонентов следующая: Pb→Cu→Si→Bi→TiC. TiC вводился в виде наночастиц фракцией 60-80 нм. Полученные составы сплава приведены в таблице 1.

Полученные слитки обрабатывались в высокоскоростном чашечном истирателе ИЧВ-3 в течение 3-5 минут. Получены порошки фракции 1,5-2 мм.

Получение микропровода осуществлялось на макетной установке типа ВУ2М. Получены микропровода диаметром 10-12 мкм длиной более 1000 метров (12 бобин). Прочность полученных микропроводов составляла 160-178 кг/мм² (1600-1780 Мпа). Удельная плотность микропровода составляла 9,6 г/см³.

Измеренные данные по характеристикам микропровода приведены в таблице 1.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к созданию прецизионных сплавов на основе свинца для литья высокопрочных микропроводов с высокой удельной плотностью. Сплав для литья микропроводов в стеклянной изоляции на основе свинца, содержащий, мас.%: висмут 35-40, медь 3,0-5,0, кремний 1,5-3,0, карбид титана 3,0-5,0, свинец - остальное. Сплав на основе свинца для литья микропроводов имеет прочность не менее 1500 МПа. 1 табл., 5 пр.

1. Сплав для литья микропроводов в стеклянной изоляции на основе свинца, содержащий висмут, медь и кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит карбид титана, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

висмут 35-40 медь 3,0-5,0 кремний 1,5-3,0 карбид титана 3,0-5,0 свинец остальное

2. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что карбид титана введен в сплав в виде наночастиц фракции 60-80 нм.