Способ изготовления стержневого спая металла с кварцевым стеклом Советский патент 1984 года по МПК C03C27/04 

Изобретение относится к электровакуумной промышленности и может быть использовано в производстве электровакуумных приборов, например высокоинтенсивных источников света, электроннолучевых приборов, лазеров и др. В настоящее время в электровакуум ной промышленности широко применяютс спаи кварцевого стекла с металлами. Кварцевое стекло имеет малый темпер турный коэффициент линейного расширения: бк10€Ч В природе не сущес твует металла с близким температурны коэффициентом линейного расширения, который образует с кварцевым стекром согласованные спаи, Известен способ изготовления стер жневого спая металла с кварцевым стеклом путем последовательного нане сения колец переходных сгекол, начиная от кварцевой колбы (трубки) с по следующим соединением металла в узел с переходными стеклами посредством предварительно изготовленной бусины.. Этим способом можно изготавливать спаи с одним или несколькими переходными стеклами 1. Однако термомеханическая прочность спаев невелика, так как при такой конструкции спая образуется высокий уровень напряжений на растяжения. Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления стержне вого спая металла с кварцевым стекло путем последовательного нанесения, . начиная с остекловываемой металличес кой детали, переходных стекол с последующим соединением металла с кварцевым стеклом 2. Недостатком известного способа яв ляется невысокая термомеханическая прочность спая. Цель изобретения - повышение термомеханической прочности спая. Цель достигается тем, что по способу изготовления стержневого спая металла с кварцевым стеклом путем остекловывания металла с последующим соединением с кварцевым стеклом чере переходные стекла, переходные стекла наносят коаксиально на металл путем наплавления суспензии стеклопорошка с последовательно уменьшающимся температурным коэффициентом линейного расширения. На чертеже изображен спай с применением трех переходных стекол. Способ осуществляют следующим образом. Металлический стержень-токоввод 1 соединяют с квар(цевой колбой 2 прибо ра с помощью системы бусин 3-5 переходньк стекол. Сварка системы переходных стекол и кварцевой колбы 2 ведется по месту 6. В зависимости от диаметра металлического стержня и вида материала стержня определяют группу (серию) переходных стекол, необходимых для получения качественного спая. Рекоменду-.. ется в переходном спае иметь разницу в температурном коэффициенте линейного расширения переходных стекол не более кЧ Пример. Изготавливают спай вольфрама с тремя переходными стеклами. Берут вольфрамовый стержень 1 с чистой гладкой поверхностью. Вставляют его одним концом в оправку, удобную для осевого вращения. Подбирают температурный режим водородно-кислородного пламени для первого переходного стекла марки ПЗ с темпе эатурным коэффициентом линейного расширения 25x10 К. Штабиком стекло ПЗ наносят на вольфрамовый стержень 1 в пламени горелки и формуют из него бусину 3 длиной 12-15 мм и толщиной по радиусу в 1,5-2 раза больше, чем диаметр стержня, если его диаметр не более 1 мм. С увеличением диаметра металлического стержня толщина стеклянной обмотки уменьшается. Убедившись в качестве спая, заготовку охлаждают до комнатной температуры без отжига. Для продолжения процесса наплавления второго и третьего переходных стекол марок П2 (температурный коэффициент линейного расширения iSxlO K) и П1 (температурный коэффициент линейного расширения 14x10 К ) необходимо иметь их в виде порошка. Порошок каждого переходного стекла должен быть чист и однороден без посторонних включений с размером зерен 0,050,01 мм. Порцию порошка каждого стекла размешивают в дистиллированной воде до получения суспензии. Затем на полученную заготовку спая стекла ПЗ с вольфрамом наносят и направляют очередной слой переходного стекла 4. Для этого на кончик стеклянной лопатки берут порцию суспензии стекла П2 и наносят тонким равномерным слоем на всю поверхность бусины 3 из стекла ПЗ вращением ее на лопатке в капле суспензии, в газовом пламени с необходимой для стекла П2 температурой сваривают слой нанесенной суспензии с предыдущим стеклом, вращая оправку со стержнем. Снова дают остыть спаю, так как нанесение суспензии на бусину производят при 18-20°С. Чтобы нарастить равномерный слой переходного . стекла суспензией процесс повторяют 3-4 раза. Очередное переходное стеко П1 наносят на поверхность бусины 4 из стекла П2 аналогично, получая усину 5. Нанесение переходных стекол суспензией на предыдущий слой стекла обус.т ловлено тем, что стекло с более высокой температурой размягчения направляют на стекло с менее высокой температурой. Крупинки стекла размерами 0,05-0,01 мм моментально сплавляются, не вызывая деформации нижнего слоя стекла, что происходит при наращива- 5 НИИ слоев трубкой или штабиком.

Таким образом, получен монолитный слой вольфрамового стержня с тремя переходными стеклами, наплавленными друг на друга коаксиально. ПолученнуюtO заготовку соединяют с трубкой из кварцевого стекла с применением, например купольного спая. В данной серии переходных стекол надежный спай с кварцевым стеклом дает стекло марки П1. По-15 верхность трехслойной бусины тоже выполнена из стекла марки П1. В куполе кварцевой колбы 2 продувают отверстие, с кромками которого сваривают изготовленную трехслойную бусину. Чтобы за- 20 вершить изготовление спая окончательно следует на полученную бусину нанести тарелочку из стекла П1 диаметром, равным отверстию в куполе кварцевой колбы 2, и, не охлаждая стекло, 2§ произвести сварку кромок отверстия в кварцевой колбе с- тарелочкой по образуквдей окружности. Шов проплавляют с поддувом до , исчезновения видимой границы раздела в стекле. Полу- спай металлас кварцевым стеклом. с применением переходных стекол -

прогревают равномерно по образующей на нисходящем пламени горелки, после чего охлаждение идет в условияз; комнатной температуры без отжига.

Предлагаемый способ обеспечивает повышенную термомеханическую прочност спая по сравнению с известным (с переходными кольцевыми стеклами). За счет того, что при его осуществлении преобладающими напряжениями в спае являются напряжения сжат«ия. Повышается механическая прочность изделий в процессе их эксплуатации.Спай позволяет создать изделия более компактные по размерам и рассчитанные на большие электрические мощности за счет того, что спай представляет собой монолитную бусину из переходных стекол со стержневым металлом, соединенную с кварцевым стеклом.,

Предлагаемый способ изготовления многопереходного стержневого спая металла с кварцевым стеклом найдет свое применение в электровакуумномпроизводстве при изготовлении источников света и других электровакуумных приборов.

По предлагаемому способу изготов лены экспериментальные образцы с вольфрамом и кварцевым cTeKJ5.6M. Проверка образцов на приборах показала, что в спае преобладают требуемые напряжения сжатия: до 70-80 кг/см .

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕРЖНЕВОГО СПАЯ МЕТАЛЛА С КВАРЦЕВЫМ СТЕКЛОМ путем остекловывания металла с последукадим соединением с кварцевым стеклом через переходные стекла, отлич ающийс я тем, что, с целью повышения термомеханической прочности спая, переходные стекла наносят коаксиально на металл путем наплавления суспензии стеклопорошка с последовательно уменьшающимся температурным коэффициентом линейного расширения. СО о -4