Сплав с заданным температурным коэффициентом линейного расширения Советский патент 1992 года по МПК C22C38/16 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к получению сплавов с заданным температурным, коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) из слитков большой массы для последующего изготовления из них корпусов интегральных схем и других элементов электровакуумных приборов посредством пайки.

Для изготовления элементов электровакуумных приборов используют сплав с заданным ТКЛР 4,5-5, ( в интервале температур 20-300°С). Соединение деталей из такого сплава с керамикой осуществляется методом пайки высокотемпературными припоями.

Известен сплав, содержащий, мас.%: никель 41,5-42,0, марганец не более 0,3; а

также не более 0.1 меди, 0,010 серы, 0,006 фосфора, 0,03 углерода в качестве неизбежных примесей.

Недостатком этого сплава является высокое содержание углерода, что приводит к выделению газов при пайке и образованию пузырей в местах спая, а также низкая смачиваемость высокотемпературными припоями.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому сплаву является сплав следующего состава, мас.%:

Никель30-80

ХромНе более 7

МарганецНе более 1

КремнийНе более 0,5

АлюминийНе более 0,10

ч СО XJ

О

Ы

0,005-0,03 Не более 0,03 0,001-0,003 Не более 0.03 Не более 0,03 Остальное

Недостатком этого сплава является низкая смачиваемость сплава высокотемпературными припоями, а также низкая ударная вязкость в литом состоянии.

Цель изобретения - улучшение смачиваемости сплава высокотемпературными припоями и повышение его ударной вязкости в литом состоянии при высоких температурах.

Поставленная цель достигается тем, что сплав, содержащий никель, марганец, кремний, бор, углерод, алюминий, титан и железо, дополнительно содержит редкоземельные металлы (РЗМ) и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: Никель41,5-42,5

Марганец0,2-0,5

Кремний0.05-0,15

Бор0,001-0,003

Углерод0,005-0,015

Алюминий0,02-0,10

Титан0,03-0,15

РЗМ0,01-0,05

Медь0,02-0,10

ЖелезоОстальное

При этом сумма содержания углерода и бора должна соответствовать следующему соотношению: (%С)+5(%В) - 0,010- 0,030, сумма содержаний бора и РЗМ должна соответствовать соотношению: (%РЗМ)+3(%В) 0,023-0.055, а сумма содержаний меди, титана и алюминия должна составлять: (% Си) + (%Ti) + (% AI) 0,07-0,25. Пример. Сплавы выплавляли в вакуумной индукционной печи с тиглем вместительностью 6,5 т, В тигель загружали расчетные количества никеля, железа и при необходимости, если содержание меди в железе было ниже расчетного; меди. С последней корзиной в печь загружали расчетные количества алюминия, а затем после заполнения камеры печи аргоном марганца, РЗМ, бора, титана. После доведения темпе- ратуры расплава до заданной металл разливали в изложницы для слитков массой 6,2 т. Исследованные свойства сплава не зависели от соотношения отдельных РЗМ, содержащихся в готовом металле, а определялись их суммарным содержанием.

Полученные при разливке слитки подвергали ковке при температуре начала ковки 1200-1150°С, конца ковки 900-850°С. Поковки прокатывали в горячем состоянии по соответствующим режимам нз полосу

толщиной 3,0-3,5 мм, а затем после травления или абразивной зачистки прокатывали в холодном состоянии на ленту толщиной 0,1-0,2 мм. В дальнейшем из полученной

ленты изготавливали детали электровакуумных приборов или корпуса интегральных схем.

Влияние различных добавок на пластичность металла в горячем состоянии изучали.

0 на металле различных вариантов выплавки и оценивали по ударной вязкости образцов сплава при 1100 и 1200°С, Прочность готовой ленты на изгиб оценивали по числу ги- бов до разрушения при испытаниях

5 методом гиб с перегибом (на образцах ленты толщиной 0.1 мм). Размер зерна в ленте определяли на шлифах, полученных на готовой ленте после отжига в вакууме при 100°С. Оценку смачиваемости металла вы0 сокотемпературными припоями осуществляли по отношению площадей, занимаемых каплей припоя до и после расплавления припоя на металлической пластине (ленте), изготовленной из испытываемого сплава.

5Химический состав испытанного металла приведен в табл.1, а результаты испытаний металла по указанным параметрам приведены в табл.2, там же приведены значения ТКЛР для сплавов различного соста0 ва,

Из данных табл. 1 и 2 видно, что дополнительное введение в сплав РЗМ и меди позволяет получить сплав, хорошо смачиваемый высокотемпературными припоями,

5 при малом размере зерна в ленте, что обеспечивает ее прочность при изгибе. При отсутствии указанных добавок смачивание сплава припоями ухудшается. ТКЛР сплава при микролегировании РЗМ и медью в ука0 занных пределах не изменяется.

Таким образом, использование предлагаемого сплава позволяет получить из слитков большой массы широкую тонкую ленту для изготовления деталей электрова5 куумных приборов и интегральных схем с хорошей смачиваемостью высокотемпературными припоями.

Формула изобретения Сплав с заданным температурным ко0 эффициентом линейного расширения преимущественно для изготовления посредством пайки деталей электровакуумных приборов и корпусов интегральных схем, содержащий никель, марганец, кремний,

5 бор, углерод, алюминий, титан и железо, о т- личающийся тем, что, с целью повышения ударной вязкости сплава в литом состоянии и улучшения его смачиваемости высокотемпературными припоями, он дополнительно содержит редкоземельные металлы (РЗМ) и медь при следующем соотншении компонентов, мас.%:

.Никель41,5-42,5

Марганец 0,2-0,5

Кремний0,05-0,15

Бор 0,001-0,003

Углерод0,003-0,015

Алюминий0.02-0,10

Титан0,03-0,15

Редкоземельные

металлы

0,01-0,05

0

Медь 0,02-0,10

ЖелезоОстальное

при этом сумма углерода и бора должна соответствовать соотношению (%С) + 5(% В) 0,010 - 0.030, сумма РЗМ и бора должна соответствовать соотношению (% РЗМ)+3(% В) 0.023 - 0,055, а сумма меди, титана и алюминия должна составлять (%CuH%Ti)+(%AI) - 0,07 - 0,25.

Т б я и ц I

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению сплавов с заданным температурным коэффициентом линейного расширения из слитков большой массы для последующего изготовления из них корпусов интегральных схем и других элементов электровакуумных приборов посредством пайки. Сущность; предложенный сплав содержит, мас.%: никель 41,5-42,5; марганец 0,2-0,5: кремний 0,05-0,15; бор 0,001-0,003; углерод 0,003-0,015; алюминий 0,02-0,10; титан 0,03-0,15; РЗМ 0,01- 0,05; медь 0,02-0,10; железо остальное. Использование предложенного сплава позволяет получать из слитков большой массы

Сое rai,

Содеоканив компоненте cnjwih, млс.1 Никель | Марганец |Кремни | бор I Углерод Алюминий 1 Титан I Р.ЧИ JHci

Лредлояеиf :co)(:ri) |((fl) ((хрзюоив) :™:L.J.