Стекло для спаивания с титаном и его сплавами Советский патент 1984 года по МПК C03C3/10 

Изобретение относится к технологии спаевt стекла с металлом, применяемой и электровакуумной и радиоэлектронной промьппленностях, и может быть использовано для герметизации в лок электрических соединителей с кор пусами из титановых сплавов и с контактами из молибденрениевого сплава. Известно электровакуумное стекло для спаивания с титаном следующего состава, мас.%; Si02 48,0-52,0; А120з 15,0-16,0; ВаО 6,0-8,5; СаО 7,0-10,0; CdO 16,0-18,0; , 0,51,0; СоО 0,5-1,0; N02650,5-1,0 l. Недостатком этого стекла ялвяется высокая температура спаивания (11501200°С), что создает определенные трудности при изготовлении изделий, требуя использования высокочастотных установок. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является стекло, содер жащее, мас.%: Si02 41,0-44,0; 8263 11,5-13,0; AljO 3,0-5,0; ВаО 33,035,0; ZnO 2,0-4,0; СаО 1,5-5,0; FejO 3,0-4,0; CrjO 0,3-0,5 2. Недостатками известного стекла являются высокая температура спаиваТ а б л и ц а 1 ния с титаном и его сплавами () в среде аргона и недостаточная химическая стойкость (111 гидр.кл,). Целью изобретения является снижение температуры спаивания и поньшение химической стойкости. Поставленная цель достигается тем, что стекло для спаивания с титаном и его сплавами, включающее SiOj, В20з, AljO, ВаО, ZnO, Ре20з, дополнительно содержит ZrOj при следующем соотношении компонентов, мас.%: Установлено, что содержание ZrO в количестве, большем 12 мас.%, не усваирается в стекле, а меньше 6 мае. не вызывает улучшения химической стойкости. Предлагаемые составы стекол и их физико-химические свойства приведены в табл. 1 и 2 соответственно.

СТЕКЛО ДЛЯ СПАИВАНИЯ С ТИТАНОМ И ЕГО СПЛАВАМИ, включающее Si02, , , ВаО, ZnO, Fe20,, отличающееся тем, что, с целью снижения температуры спаивания и повьппения химической стойкости, оно дополнительно содержит Zr02 при следующем соотношении компонентов, мас.%: 24-31 Si02 8-11 , 4-10 , 32-38 ВаО 8-11 ZnO 1-4 , 6-12 ZrO,

4,0 4,0 1,5 0,35,0- 0,5 Варку стекол осуществляют в печи с мазутным обогревом при 1500-1550 С в одно-и трехлитровых кварцевых тиглях. Время варки однолитрового тигля 2-3 ч. Шихту составляют из реактивов марки ч и хч. Готовое стекло вырабатывают в виде штабиков для измерения температурного коэффициента линейного расширения в виде дисков для измерения элект рических свойств стекол и сухого гранулята (проката). Отжиг стекла производят в муфеле при 620-630°С. Гранулят стекла переплавляют в силитовой печи при и отпрессовывают стеклоизоляторы, которые испол зуют при изготовлении герметичных вилок злектросоединителей. Спаивание стеклоизоляторов с корпу сами, изготовленными из титановых сплавов ВТ-6 и ВТ-20, и контактами из молибденрениевого сплава МР-47ВП проводят в атмосфере аргона при 950- 970 С в закрытом контейнере, которьй вставляют в силитовую печь. Испытания макетных образцов герметичных вилок с изоляторами из предлагаемых стекол марок и Tj показали, что основные параметры работоспособности гермовилок, зависящие от материала изолятора (электрическая прочность изоляции, сопротивление изоляции, герметичность в нормальных условиях, герметичность посл воздействия температуры 450°С в течение 30 ч, герметичность после воздействия трех циклов температур -60 С

Таблица 2 и , сопротивление изоляции после длительной влагоустойчивости), соответствуют требованиям ГОСТа В21269-75. Так как в отечественной промышленности отсутствуют теплосто11кие герметичные электросоединители, работоспособные при температурах окружающей среды более 250 С, технико-экономичеакий эффект от использования предлагаемых стекол, в первую очередь, состоит в том, что они позволяют создать на основе спая стекол с титановыми сплавами теплостойкие герметичные электросоединители нового класса, способные длительно работать при температуре окружающей среды до 450 С. Соединители подобного класса за рубежом выпускаются на основе спая керамики с металлом, но трудоемкость изготовления герметичных металлокерамических узлов даже по самым приближенным подсчетам в 10 раз превышает трудоемкость изготовления герметичных металлостеклянных узлов. Теплостойкие герметичные злектросоединители для.работы при темпераг турах окружающей среды до 450 С найдут широкое применение в авиации, космической и ракетной технике, в атомной и электрофизике, геодезии и так далее, а общая потребность может быть выражена в 5 тыс.шт. в год. Технико-экономический эффект от применения только в самолетостроении герметичных электрических соединителей повышенной теплостойкости, изготовленных с изоляторами из предлагаемых стекол, составляет 470 тыс.ру в год. предлагаемые стекла позволяют снизить температуру спаивания на 150 и получить спай с титановыми получить спай сплавами при 1000 С, что приводит к улучшению качества спая за счет отсутствия при этих температурах в титановых сплавах структурных изменений и активности, что в свою очередь увеличивает надежность работы спаянного узла при температурах окружающей среды 400-500 с, к возмож ности спаивания стекла с титановыми сплавами без применения сложной ВЧустановки, что упрощает техпроцесс и уменьшает трудоемкость изготовления теплостойких гермовилок, а также к снижению энергетических затрат на единицу изделия и увеличению срока эксплуатации оборудования и оснастки для спаивание. Кроме того, предлагаемые стекла позволяют получить герметичньш спай по предварительно покрыть гальваническим никелем контактам, обладают повьшенной химстойкостью (1 гидр,кл.) что позволяет использовать изделия (гермовилки электросоединителей) в более жестких климатических условиях при сохранении всех остальных параметров изделий.