Способ изготовления металлокерамического узла Советский патент 1977 года по МПК C04B37/00 

1

Изобретение относится к производству металлокерамических узлов и может быть использовано в судостроительной, электронной и электротехнической отраслях промышленности при изготовлении герметичных, вакуумпоплотных термостойких изолированных металлических вводов и выводов.

Известны способы изготовления металлокерамических узлов, например, термокомпрессионной сварки и пайки 1, по которым между торцовыми поверхностями керамической и металлической деталей помещают промежуточную медную прослойку, нагревают в вакууме до температуры 1020-1050°С, сдавливают извне приложенным давлением, величиной 1,2-2 кгс/мм, выдерживают в течение 5- 10 мин и охлаждают.

Способ пайки предусматривает расплавление промежуточной прослойки и получение торцового спая при охлаждении металлокерамического узла. Однако металлокерамические узлы, полученные такими способами, имеют низкую герметичность и термостойкость. Невозможно получить этим способом крупногабаритные металлокерамические узлы.

Наиболее близким к изобретению по технологической сущности и достигаемому результату является способ получения металлокерамического узла, заключающийся в том, что

металлическую обечайку нагревают, размещают керамическую деталь в обечайке, расплавляют припой, который заполняет образуемый при нагреве зазор между керамической

деталью и обечайкой, и охлаждают 2.

Полученные этим способом металлокерамические узлы герметичны при избыточном гидравлическом давлении не выше 50 ати. Термостойкость таких металлокерамических узЛОБ, определяемая сохранением герметичности при нагревании, пе выше 200°С.

Целью изобретения является получение герметичного соединения узла при внутреннем диаметре обечайки, меньшем внешнего диаметра керамической детали на 0,3-0,5 мм, и повышение термостойкости.

Это достигается тем, что при изготовлении металлокерамического узла с обхватывающим спаем путем нагревания обечайки с последующим размещением в ней керамической детали, выдержкой при температуре нагревания и охлаждения, на контактирующие поверхности обечайки и керамической детали предварительно наносят покрытие, например, медное, толщиной соответственно 50-60 мкм и 3-5 мкм, нагревание проводят до температуры 850-900°С, а охлаждение осуществляют с изотермической выдержкой при температуре 700-750°С в течение 10-15 мин.

Пример 1. Наносят медное покрытие толщиной 2 мкм на деталь из керамики УФ-46 диаметром 60 мм.

Изготавливают обечайку из стали Х18Н10Т с внутренним диаметром 52,7 мм и наносят гальваническое медное покрытие толщиной 40 мкм на внутреннюю новерхность обечайки.

Устанавливают детали соосно в вакуумную камеру установки и нагревают до температуры 900°С. Нагрев при этой температуре ведут в течение 5 мин. Охлаждают детали до температуры 700°С, делают изотермическую выдержку при этой температуре в течение 15 мин и охлаждают металлокерамический узел до температуры 20-30°С.

Полученный металлокерамический узел имеет следующие характеристики: герметичность под избыточным гидравлическим давлением до 250 ати; термостойкость (сохранение герметичности при нагреве) 400°С; вакуумная плотность при нагреве до 450°С.

Пример 2. Наносят медное покрытие толщиной 3 мкм на деталь из керамики 22ХС диаметром 100 мм. Изготавливают обечайку из стали 1Х1810Т диаметром 99,5 мм и наносят гальваническое медное покрытие толщиной 60 мкм на внутреннюю поверхность обечайки.

Устанавливают детали соосно в вакуумную камеру становки и нагревают до температуры 850°С. Нагрев при этой температуре ведут в течение 10 мин. Охлаждают детали до 700°С, делают изотермическую выдержку при этой температуре в течение 15 мин и охлаждают до температуры 20-30°С.

Полученный металлокерамический узел имеет следующие характерстики: герметичность под избыточным гидравлическим давлением до 150 ати; термостойкость 300°С; вакуумная плотность при нагреве до 300°С. .

Металлокерамические узлы, изготовленные по предложенному способу, имеют повьш енную герметичность и термостойкость.

Изготовленные предложенным способом металлокерамические узлы могут быть применены в изделиях судостроительной, электронной и электротехнической промышленности, к которым предъявляются повыщенные требования по герметичности, термостойкости и вакуумной плотности.

Формула изобретения

Способ изготовления металлокерамического узла с обхватывающим спаем путем нагревания обечайки с последующим размещением в ней керамической детали, выдержкой при температуре нагревания и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью получения герметичного соединения при внутреннем диаметре обечайки, меньшем внешнего диаметра керамической детали на 0,3-0,5 мм, и повышения термостойкости, на контактирующие

поверхности обечайки и керамической детали предварительно наносят покрытие, нанример, медное, толщиной соответственно 50-60 мкм и 3-5 мкм, нагревание проводят до температуры 850-900°С, а охлаждение осуществляют с изотермической выдержкой при температуре 700-750°С в течение 10-15 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Метелкин И.-И. и Павлова М. А. Термокомпрессионная сварка керамики с металлом. - «Электронная техника, серия I, «Электроника СВЧ, 1972, вып. 5, с. 17.

2.Вакуумноплотная керамика и ее спаи с металлом. В. Н. Батыгин и др. «Энергия,

1973, с. 220-221.