Способ получения герметичного спая титана с кристаллизующимся стеклом Советский патент 1977 года по МПК C03C27/04 B23K1/20 

Изобретение относится к пайке, в частности к способам пайки стекла с металлами, и может быть использовано при 113.отозлен ь; приборов электронной те.хники. В электронной технике известны способы спаивания титана со стеклом, заключающиеся в непосредственно.м оплавлении стекла на поверхности титана 1. Основным условием при на.греве титана в процессе соединения со стеклом по указанной технологии является создание атмосферы, защищающей титан от окисления. Пригодной средой для пайки титана со стеклом являются очищенные от примеси влаги, кислорода и азота гелий и аргон. Однако известные способы непригодны для герметизации приборов из некоторых составов материала, куда входит большое количество окиси свинца (например, свыше 70%). Это связано с тем, что окись свинца при нагреве под пайку в чистой инертной среде разлагается с образованием свинца. В то же время использование безсвинцовых стекол во многих случаях невозможно из-за их высокой температуры плавления, превышающей температуру плавления оболочки прибора. Примером таких приборов могут служить газоразрядные индикаторные панели (ГИП). Известен способ получения герметичного спая титана со стеклом 2, заключагощпйся в том, что титан предварительно покрываю-т раствором окисн бора, нагревают до температуры, превышающей температуру плавления указанной окиси, затем производят сборку титана со стеклом, нагревают до оплавления стекла и затем охлаждают. Указаниый способ технически осуществим лишь для герметизации приборов, конструкция которых позволяет наносить окись бора на часть поверхности, не соприкасающейся в процессе нагревания с оправками и приспособлениями. Для приборов, имеющих большое количество тонких электродов, невозможно произвести Равномерное оплавление окиси бора по всей поверхности из-за спаивания ее с материалом оправок. Целью изобретения является повышение надежности спая титана с кристаллизующимся стеклом, преимущественно содержащим окись свинца, в случае одновременной пайки больщого числа часто расположенных тонких титановых элементов. Поставленная цель достигается те.м, что на поверхность титановой детали предварительно наносят про.межуточиое покрытие в виде пленки алюминия толщиной 0,1 -10 мкм, производят термообработку при температуре 350-600° С и давлении 10-2-10-5 Vop, сборку со стеклянной деталью и оплавление стекла.

Термообработка может быть совмещека с нанесением на титан пленкн алюмнния.

При толщине алюмнння менее 0,1 мкм из-за неоднород 1ости н дефектности пленки происходит окисление титана при нагревании, что нежелательно для образования спая со стеклом. При напыленных нленках алюминия толщиной более 10 мкм возможно отслоение их от поверхности титана. При термообработке нроисходит частичная диффузия алюминия в титан и образование на его поверхности пленки окиси алюминия. Окись алюминия образует герметичные спаи со стеклом, а алюминий предотвращает окисление титана в процессе нагревания. При давлении 10 тор образуется окисная пленка не достаточной толщины для образования герметичного спая. При давлении более тор воз можно частичное окисление титана. Термообработку можно совместить с напылением, нагревая титан в процессе напыления до температуры 350-600° С. Верхний предел температуры термообработки ограничивается температурой плавления алюминия, а нижний - образованием окисной пленки недостаточной толщины для образования надежных герметичных спаев.

Пример 1. Перед спаиванием на поверхность титановой электродной системы (толщина 0,1 мм, расстояние между электродами 0,3 мм, количество электродов 100) наносилась вакуумным напылением алюминиевая пленка толщиной 1 мкм. Затем электродная система подвергалась термообработке при температуре 500° С в течение 20 мин при давлении тор. Обработанные таким способом электродные системы впаивались в стеклянную оболочку через кристаллизующееся стекло СЦ84-1. Оболочка наполнялась песком и проверялась на натекание. Натекание по неону составило тор .

Пример 2. На электродные системы при температуре 500° С и давлении гор

проводилось напыление алюминия толщиной мкм. Обработанные таким способом электродные системы впаивались в стеклянные оболочки через стекло СЦ84-1. Оболочки наполнялись неоном м проверялись на натекание. Натекание по неону составило тор -CAciceK.

Пример 3. На поверхность электродных систем напылялся алюминий толщиной 1 мкм, электродные системы термообработке не подвергались и сразу впаивались в стеклянные оболочки через стекло СЦ84-1. Натекание по неону составило 10 -10 тор . , что недопусти.мо для ГИП.

Применение предлагаемого способа в ГИП с титановыми электродами повыщает надежность спая, упрощает технологию сборки панелей, а также их конструкцию.

Формула изобретения

1.Способ получения герметичного спая титана с кристаллизующимся стеклом, преимущественно содержащего окись свинца, включающий предварительное нанесение на титан промежуточного покрытия, термообработку его и пайку, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности спая з случае одновременной пайки большого числа часто расположенных тонких титановых элементов, в качестве промежуточного покрытия наносят пленку алюминия, а термообработку проводят при температуре 350-600° С и давлении 10 2-10 .

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что термообработку проводят совместно с нанесением пленки алюминия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.М. Л. Любимов. «Спаи металлов со стеклом, М., «Энергия, 1968 г.

2.Патент США Afb 3803875. кл. 65-43, 1974 г.