×
27.03.2020
220.018.10da

Гетерогенный активный припой для пайки металлокерамических и керамических вакуумно-плотных соединений

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение предназначено для получения паяных соединений деталей электровакуумного прибора, выполненных из керамики и металла. Гетерогенный активный припой состоит из фольги с нанесенным на нее активным металлом. Фольга выполнена из меди или из медно-серебряного сплава. Активный металл нанесен на фольгу с обеих сторон в количестве, составляющем 1,5-4 мас.% от массы фольги. В качестве активного металла использован титан, или цирконий, или их комбинация. Технический результат заключается в повышении эксплуатационных характеристик припоя, расширении технических возможностей по совместимости со спаиваемыми материалами, повышение адгезионных свойств и вакуумной плотности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования при пайке металлокерамических и керамических соединений высоковакуумных изделий, например, электровакуумных приборов.

В основе протекающих процессов пайки лежит взаимодействие активного металла с окислами керамики, при этом титан (цирконий, ниобий, и др.), растворяясь в припое, обеспечивает растекание активного сплава по поверхности не металлизированной керамики. Пайку активными припоями вакуумно-плотных изделий как правило проводят в вакууме или инертном газе.

Известен высокотемпературный припой на основе титана-циркония-берилия. (патент Великобритании 921185, С22С 16/00, 13.03.1963).

Недостатком припоя системы титан-цирконий-бериллий является склонность к образованию интерметаллидов бериллия в паяных швах соединений, что влечет за собой низкую вакуумную плотность.

Известен быстро закаленный ленточный припой на основе титана-циркония? содержащий титан, цирконий, медь, никель и кобальт (заявка Китая CN 102430874, B23K 35/32, 02.05.2012).

Недостатком указанного припоя является ограниченность применения и недостаточно высокий уровень механических свойств паяного соединения. При этом также существует проблема образования хрупких интерметаллидных фаз.

Известен также ряд припоев марки СТЕМЕТ (www.stemet.ru), например, припой состоящий из циркония, берилия, алюминия и титана, причем припой является гомогенным и ему придано аморфное структурное состояние. Припой выполнен в виде гибкой ленты (Патент РФ №2517096, B23K 35/30, 17.05.2013).

Недостатком данного технического решения является высокое содержание в припое титана и циркония. В аморфном состоянии припой является пластичным, но после пайки он приобретает кристаллическую структуру и становится хрупким интерметаллидом. Наличие в припое большого количества активных металлов также способствует образованию интерметаллидов на границе раздела припой-спаиваемая поверхность с металлами и их окислами, входящими в состав металлических конструкционных сплавов и керамики, спаиваемых между собой. В итоге паяное соединение металл/керамика или керамика/керамика насыщается избыточными интерметаллидами, обладающими низкой пластичностью, что приводит к образованию микротрещин в паянном шве, вследствие чего невозможно обеспечить высокую вакуумную плотность спая. Как правило в таких паяных соединениях проверка герметичности по натеканию по гелию более 1×10-7 Па м3/с, что неприемлемо для работы высоковакуумных приборов, где требуется вакуум не менее 3×10-12 Па м3/с. Как правило в процессе работы высоковакуумный прибор нагревается, что приводит к появлению в паяном шве дополнительных напряжений, возникающих за счет разных коэффициентов теплового расширения (КТР) металлических и керамических деталей. Возникновение напряжений приводит к лавинообразному росту микротрещин в паяном шве, что приводит к потере вакуума и выходу из строя вакуумного прибора.

Как уже было отмечено, ввиду хрупкости сплавов титана, циркония, ниобия и других активных металлов с большинством различных металлов, активные припои трудно получить, поэтому используют проволоку с сердечником из активного металла.

В качестве прототипа рассматривается гетерогенный припой в виде стержня, внутренняя часть которого, изготовленная из активных металлов (титан, стронций, торий, гафний), заключена в оболочку из дуктильного металла или сплава. При этом металл оболочки имеет более низкую точку плавления, чем металл сердечника, и в расплавленном состоянии растворяет часть металла сердечника, образуя сплав, смачивающий поверхность керамики. (Рот А. Вакуумные уплотнения. Пер. с англ. М., «Энергия», 1971, стр. 154).

Недостатком известного решения являются одинаковые физико-химические свойства полученного припоя на границе раздела припой-поверхность, что часто приводит к невозможности пайки систем металл/керамика или двух различных керамик. Т.е. припой может хорошо взаимодействовать с одной из спаиваемых поверхностей, а на другой поверхности могут образовываться хрупкие интерметаллиды или растворы замещения, например, раствор кислорода в титане, делающие невозможным получение вакуумно-плотного паяного шва в системе металл/керамика или системы из разных керамик. Кроме того, производство гетерогенного активного припоя в виде стержня характеризуется высокой трудоемкостью.

Применение активного припоя в виде проволоки во многих случаях невозможно ввиду конструктивных особенностей паяемых изделий. В таких случаях проволока может быть расплющена, но это увеличивает опасность изменения однородности оболочки припоя вокруг сердечника.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение повышение эксплуатационных характеристик припоя, расширение технических возможностей по совместимости со спаиваемыми материалами, повышение адгезионных свойств и вакуумной плотности.

Решение поставленной задачи реализуется следующим образом.

1. Гетерогенный активный припой для пайки металлокерамических и керамических вакуумно-плотных соединений, состоящий из базовой основы и активного металла, отличающийся тем, что базовая основа припоя выполнена в виде фольги, на поверхность которой нанесен слой активного металла, составляющего масс. % 1,5÷4 фольги.

2. Гетерогенный активный припой по п. 1, отличающийся тем, что в качестве базовой основы используется медь.

3. Гетерогенный активный припой по п. 1, отличающийся тем, что в качестве базовой основы используется медно-серебряный сплав.

4. Гетерогенный активный припой по п. 1, отличающийся тем, что в качестве базовой основы используется серебро.

5. Гетерогенный активный припой по пп. 1-4, отличающийся тем, что в качестве активного металла использован титан, цирконий, тантал или гафний.

6. Гетерогенный активный припой по пп. 1-5, отличающийся тем, что слой активного металла нанесен на фольгу с обеих сторон.

Заявленный припой базируется на том, что в основе протекающих процессов пайки лежит взаимодействие активного металла с окислами керамики, при этом активные металлы, являясь межфазно-активной добавкой, растворяясь в припое, обеспечивают растекание активного сплава по поверхности не металлизированной керамики.

Использование тонких слоев активных металлов в небольших количествах (1,5-4) масс. % по отношению к базовой основе (металлическая фольга) снижает количество интерметаллидов и растворов замещения в спае, тем самым ограничивая рост концентраторов напряжения и микротрещин и, тем самым, обеспечивает высокую степень герметичности спая.

Кроме этого припой обладает хорошими адгезионными свойствами и удовлетворительной смачиваемостью спаиваемых поверхностей.

Изготовление припоя для пайки металлокерамических узлов электровакуумного прибора, состоящих из ковара марки 29НК-ВИ, бескислородной меди марки М0Об., алюмооксидной вакуумно-плотной керамики марки ТСМ303. Вакуумная плотность прибора по воздуху и гелию должна быть не хуже первого класса по ОАО «НТЦ «Промышленная безопасность» Серия 32. Единая система оценки соответствия в области промышленной, экологической безопасности, безопасности в энергетике и строительстве. Выпуск 8. методические рекомендации о порядке проведения контроля герметичности технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах СДОС-07-2012. Москва 2012.

Рабочая температура прибора до 400°С, режим работы циклический.

Для технологического обеспечения пайки металлокерамических узлов электровакуумного прибора применен способ изготовления активных припоев методом магнетронного напыления активного металла на базовую фольгу. Контроль герметичности электровакуумного прибора производился с применением масс-спектрометрического гелиевого течеискателя с чувствительностью 5×10-13 м3Па/с методами гелиевого обдува и гелиевой камеры. Результаты контроля показали, что паяные металлокерамические и керамические швы прибора, имеют высокую адгезию, пластичность и обеспечивают вакуумную плотность, не хуже 2×10-12 Па м3/с.

Свойства припоев с различным содержанием активного металла и приведены в таблице.

На чертеже приведены образцы припоя с нанесенным слоем активного металла на базовую основу (фольгу): а) с одной стороны, б) с двух сторон, где поз. 1 - слой активного металла, поз. 2 - базовая основа в виде фольги.

Полученный гетерогенный активный припой обладает хорошей адгезией, а паяные металлокерамические и керамические швы с его применением пластичны и обеспечивают вакуумную плотность.


Гетерогенный активный припой для пайки металлокерамических и керамических вакуумно-плотных соединений
Гетерогенный активный припой для пайки металлокерамических и керамических вакуумно-плотных соединений
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 17 items.
20.12.2015
№216.013.9cc4

Композиционный порошок на основе нитрида кремния

Изобретение относится к области получения тугоплавких неорганических соединений, в частности к получению композиционных порошков на основе нитрида кремния, которые могут быть использованы в качестве исходного сырья для получения конструкционной и функциональной керамики, в автомобильной и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571757
Дата охранного документа: 20.12.2015
10.04.2016
№216.015.2f88

Способ испытания обтекателей из хрупких материалов

Изобретение относится к испытанию керамических обтекателей летательных аппаратов на разрушение. Способ включает создание избыточного давления во внутренней полости обтекателя. Предварительно на наружной поверхности обтекателя монтируют упругий перфорированный прозрачный чехол, на внутреннюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580265
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.08.2016
№216.015.4b3f

Способ вырезки узловых соединений ячеек стеклосотопластовой панели

Изобретение относится к изготовлению трехслойных конструкций сложной кривизны и может быть использовано для вырезки узловых соединений ячеек стеклосотопластовых панелей в ракето-, самолето- и судостроении, строительной, мебельной и упаковочной промышленности. Способ включает закрепление панели...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594546
Дата охранного документа: 20.08.2016
13.01.2017
№217.015.8d0b

Устройство для сборки и разборки клинового соединения отсека летательного аппарата

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для монтажа деталей и узлов, соединяемых посредством клиньев. Устройство содержит силовой привод, выполненный в виде многооборотного электродвигателя с регулируемым числом оборотов, кинематически связанного с ведомым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604553
Дата охранного документа: 10.12.2016
24.11.2019
№219.017.e632

Способ механической обработки внутренних сферических поверхностей

Изобретение относится к технологии механической обработки резанием и может быть использовано при абразивной обработке сферических поверхностей деталей. Обрабатываемой детали и режущему инструменту сообщают независимые вращения, а обработку проводят радиусным режущим инструментом с радиусом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706918
Дата охранного документа: 21.11.2019
29.12.2020
№219.017.f438

Способ контроля тонкостенных стеклопластиковых оболочек

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов. Способ контроля тонкостенных стеклопластиковых оболочек включает измерение датчиками перемещений поверхности оболочки при ее вращении вокруг своей оси без создания перепада давления и с созданием перепада...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710519
Дата охранного документа: 26.12.2019
13.03.2020
№220.018.0b86

Высокоресурсная металлокерамическая рентгеновская трубка

Изобретение относится к области рентгеновской техники и может найти применение в рентгеновских аппаратах для промышленной дефектоскопии и исследовательских целей. Технический результат заключается в повышении ремонтопригодности, технического ресурса, упрощении конструкции. Высокоресурсная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002716261
Дата охранного документа: 11.03.2020
04.05.2020
№220.018.1b82

Способ изготовления композитной формообразующей оснастки для формования изделий из полимерных композиционных материалов

Изобретение относится к области формования изделий из полимерного композиционного материала (ПКМ), а именно к оснастке, которая может быть использована для формования и склейки трёхслойных сотовых конструкций сложной кривизны, используемых в авиастроении, судостроении, машиностроении, изделиях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002720312
Дата охранного документа: 28.04.2020
20.04.2023
№223.018.4d77

Антенный обтекатель

Изобретение относится к антенной технике, в частности к антенным обтекателям скоростных ракет. Технический результат - повышение несущей способности конструкции в условиях повышенного теплосилового нагружения с одновременным обеспечением заданного уровня герметичности. Результат достигается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793304
Дата охранного документа: 31.03.2023
21.04.2023
№223.018.5095

Теплозащитный экран бортовой антенны в головном антенном обтекателе

Изобретение относится к конструкциям радиопрозрачных укрытий пеленгационных антенн летательных аппаратов, входящих в системы «антенна-обтекатель», предназначенных для работы в термонагруженных условиях. Теплозащитный экран бортовой антенны в головном антенном обтекателе содержит радиопрозрачный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794117
Дата охранного документа: 11.04.2023
Showing 1-10 of 154 items.
27.01.2013
№216.012.2140

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из пористой керамики. Технический результат заключается в упрощении конструкции и технологии изготовления антенного обтекателя из пористой керамики....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474013
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.24d6

Антенный обтекатель

Заявленное изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из керамики. Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение радиотехнических характеристик керамических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474932
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.06.2013
№216.012.4c24

Способ изготовления изделий из огнеупорного керамического материала для электронной техники свч

Изобретение относится к способу изготовления изделий из огнеупорного керамического материала для использования в электронной технике СВЧ: муфеля печи, лодочки и их элементов. Поверхность частиц оксида алюминия увлажняют поверхностно-активным веществом, смешивают частицы оксида алюминия и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485074
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.09.2013
№216.012.70b5

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области создания конструкций антенных обтекателей высокоскоростных ракет с оболочками из жаростойких керамических материалов. Технический результат - обеспечение работоспособности антенного обтекателя для условий одновременного удовлетворения воздействию превалирующих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494504
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.10.2013
№216.012.7438

Устройство для определения коэффициента теплопроводности материала

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано при прогнозировании эксплуатационных характеристик композиционных материалов. Заявлено устройство для определения коэффициента теплопроводности материала методом плоского горизонтального слоя, содержащее элемент,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495409
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.11.2013
№216.012.8649

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может использоваться преимущественно в конструкциях высокоскоростных ракет различных классов. Технический результат - увеличение длительности эксплуатационного режима за счет сохранения прочности соединения металл-керамика при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500055
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.12.2013
№216.012.89f8

Способ определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных материалов

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных керамических и стеклообразных материалов с учетом их прозрачности. Способ включает нестационарный нагрев поверхности образца в виде пластины радиационными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501002
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.03.2014
№216.012.a959

Способ получения кварцевой керамики с повышенной излучательной способностью

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения, работающих в условиях воздействия высокотемпературных газовых потоков. Техническим результатом изобретения является снижение водопоглощения и повышение прочности и коэффициента черноты изделий. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509068
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.04.2014
№216.012.b8f0

Способ получения высокоплотного водного шликера на основе кварцевого стекла

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано при изготовлении изделий из кварцевой керамики методом водного шликерного литья в пористые формы. Предложен способ получения высокоплотного водного шликера на основе кварцевого стекла путем его помола в шаровой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513072
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.ba2d

Способ изготовления антенного обтекателя из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения типа керамической оболочки головного антенного обтекателя скоростных зенитных и авиационных ракет. Техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления и снижение температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513389
Дата охранного документа: 20.04.2014
+ добавить свой РИД