Способ изготовления металлизированных керамических изделий Советский патент 1978 года по МПК C04B41/14 

1

Изобретеиие относится к области получения .металлизированной керамики и может быть исиользовано при изготовлении металлокера.мических узлов.

В ирактике изготовления металлизированной керамики известны различные методы получения покрытий, обладающи.х вакуумной плотностью и достаточной адгезией к повер.чности керамики.

Наиболее широко используется способ изготовления металлизированной керамики, заключающийся в обжиге керамических заготовок до илотности, близкой к теоретической, механической обработке заготовок до требуемых размеров, нанесении металлизационного состава, содержащего молибден и марганец, и его вжигании в поверхность керамики.

Недостатком известного способа является невозможность его иснользования для ответственных металлокерамических узлов (МКУ), изготовляемых иайкой высокотемпературными припоями, плавящимися при температуре выще 1150°С.

Для иснользования металлизированной керамики в составе паяных МКУ, работающих, в условиях агрессивных сред при повыщенных температурах (1000°С и выще), как правило, применяется корундовая керамика, металлизированная вольфрам-иттриевыми пастами.

Технология изготовления аналогична указанной выще.

Однако указанный способ имеет следующие недостатки, ограничивающие применение керамики, .металлизированной по вольфрамиттриевой технологии: пониженную прочность сцепления покрытий с поверхностью керамики по сравнению с покрытиями, получепными по молибден-марганцевой технологнн, и ограничения в выборе среды вжигання металлизационных покрытий - их можно получать только в атмосфере увлажненного водорода.

Наиболее близким техническим рещением к нредлагаемому является способ, описанный в авторско.м свидетельстве 3, где, для уве.тичения прочности сцепления .металлизациониого покрытия с керамикой, нанесение иасты осуществляют на неокончательно оболчженную керамику с последующими обработкой в размер с учетом усадки и обжигом.

Однако заготовки, предварительно обожженные до нанесения пасты при температ)ре 800-1000°С не обладают достаточной прочностью для последующей их мехаиической обработки.

Цель изобретеиия - повыщение прочности сцепления металлизациопного покрытия с керамическим изделием прн обжиге в неокислительной ат.мосфере.

3

Достигается это за счет того, что прп приготовлении металлизированных ксрамнчссллх 11зде.лин, в1чЛ1очаю1цсм (рормоваике, нрсдва|)Лтельный обжиг, механическую oopaGoTi-iy, панесение металлизацнонного нок1)ытия и окоичатсльньп обжиг, предвар1ггельныГ1 обжнг осуи;ествляют ири 15оО--1900 С до плотности керамики 75-90 % от теоретической, а после механической обработки иоверхиость изделия, подлежащую металлизации, пропитывают- раствором соли тугоплавкого металла.

В том случае, ес.ти изготавливают мега.тлизироваиное изделие из окиеи алюмипия, предварительный обжиг проводят при тсумерат}ре 1600±20С, пропитку осуществляют 5%иым водным раствором иараво;1вфрамата аммоннл, а окончательный обжиг - и:)и 1900±20°С в течение 1 ч в вакууме.

Для оеуп1,ествлеипя способа отформоваииые заготовки из материала А120з + 0,3% MgO в виде втулок подвсртают иредварительному обжигу ири 1600°С, шлифуют до размеров, иаиример диаметр 16 мм, виутреипий диаметр 10 мм и высота 20 мм с К|)иическими иоверхиоетями, выполненными под углом 15 отиосительпо оси. Конические поверхности проплтывают 5%-иым водным раствором ruiравольфрамата аммония в течение 5 с :i сушат заготовки иа воздухе ири темпера ryjje 90-95С до удаления влаги. После этото на обработапиые солевым раствором новерхпости наносят слой металлизациониой паеты, соде))жащей смссв noponiKOB вольфрама (95 вес. %) и окиси иттрия (5 вес. %), и спекают заготовки при температуре 1900-1950°С в течение 1 ч в различных С1)сдах; в вакууме и в увлажиениом водороде с точкой росы -h . Иолученнвю указанным сиособом детали из металлизироваииой керамики имеют достаточную вакуумную надежность в хсловиях термоинклпроваиия и необходимую прочность сиенлеиия покрытия с керамикой. Предел прочности при разрыве спаев металлизированной хера1МИКП с ниобием был пе ниже 7-8 кг/мм- и

иоеле 100 термоциклов по режиму 300-800- ЗОО-С потери ва.куумио илотиости деталями из металлизироваии(Л1 керамики не иаблюдается.

л Использование предлагае:,1ого сиособа изгото1зле 1ия Л1сгал.тпзироааниой керамики обесиечивает ио сравиеиию с существующим способом следуюпще преимущества: иовыщеиие прочности сцепления покрытия с керамической

() подложкой и увеличение его надежности; возможность проведения процесса лшталлизации ирактически в любых защитпых пеокнслительиых средах; меиьшеиия количества высокотемпературных обработок керамики в ироцес3 се получепия металлизирозанпой керамики и bpcAiCiui ее пребываикя при темиературе, ириводягдеп л зиачитсльпой рекристаллизацги магсриала и иотере им мехапичсской П1)очпости.

Фор м у л а и 3 о б р с т е п и я

1. Способ изтотовлеиия мета.тлпзироваииых керамических изделий, включающий формоваиие, предварительпый обжиг, механическую

3 обработку, паиссение .металлизадиоппого покрыт ;я и окопчательиый обжиг, о т л и ч а ю щийся тем, что, с целью иовынтсния ирочиоС;Т-1 сцеплеиия металлизациоипого покрытия с керамическим изделием при обж1Ие в пеокис0 лител.ьной атмосфе1)е, предварительный обжиг осуществляют при температуре 155U- до плотности керамики 75-90% от теоретическо, а иосле мехаипческой обработки поверхпость изделия, подлежащую метал.5 лизации, ироии;Т)вают раствором соли TyiOилавкого метал.та.

2. Способ по п. 1, о т .т и ч а ю И1 и и с я тем, что при ;1стал;п зации кера.мичееких изде. из окиси алюмпиия предварительный обжиг

проводят iipji темиературе 1бОО±20 С, а нропитку осуществ.ляют 5%-иым водиым раствором паравольф1)амата а: мония, а окоичатель ;ый обжнг- -ири температуре 1900±20С в течение 1 ч в вакууме.