Исследование процессов взаимодействия титаносодержащих припоев с оксидной керамикой и коваром
А. М. Костин, Ал. В. Лабарткава, В. А. Мартыненко
Институт биоколлоидной химии им. Ф.Д. Овчаренко НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 42, 03142 Киев, Украина
Получена: 15.01.2014; окончательный вариант - 03.04.2014. Скачать: PDF
В современной промышленности широко используются металлокерамические изделия, в частности, гермовводы вакуумных установок электроннолучевой сварки, которые изготавливаются пайкой или диффузионной сваркой. При изготовлении подобных узлов приходится решать ряд проблем, связанных с наличием остаточных собственных напряжений, вызванных различием термических коэффициентов линейного расширения металла и керамики, а также плохой смачиваемостью поверхности керамики припоями. Для снижения остаточных напряжений и повышения качества пайки в конструкциях гермовводов используют согласованные материалы и припои с высокой адгезионной активностью. Однако в литературных источниках недостаточно рассмотрены характеристики смачивания и растекания указанных припоев по ковару и керамике, отсутствуют результаты детальных исследований фазового состава и свойств паяных соединений с использованием припоев и сплавов на основе системы Cu—Ti. В этой связи в данной работе исследованы характеристики смачивания припоем СТЕМЕТ-1203 и припоем Cu—Ti, который формировался в процессе контактно-реактивного плавления фольги титана и меди (50% Ti—50% Cu по объёму), ковара 29НК, керамики ВК 94-1 и муллита (3Al$_{2}$O$_{3}$—2SiO$_{2}$), изучены свойства паяных соединений с целью оптимизации технологии пайки металлокерамических высоковольтных гермовводов электронно-лучевых пушек вакуумных установок для сварки и напыления. На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что для изготовления металлокерамических гермовводов оптимальным является сочетание ковар 29НК—керамика ВК 94-1. Использование для пайки гермовводов припоя Ti—Cu позволяет получить повышение адгезионной активности по сравнению с припоем СТЕМЕТ-1203 и снизить температуру пайки на 60—90°C. Таким образом, твёрдость плавно увеличивается от ковара к керамике, что, вероятно, способствует снижению уровня собственных напряжений в паяном соединении. Характер распределения химических элементов в паяных соединениях обеспечивает образование прочного пластичного шва без видимых макро- и микродефектов. Качество пайки металлокерамических гермовводов определяется вакуумной плотностью швов и электросопротивлением между керамическими и металлическими элементами детали. В нашем случае герметичность пайки подтверждается масс-спектрометрическим методом; электросопротивление между керамическими и металлическими элементами гермоввода составляет более 15 ГОм при напряжении 1 кВ.
Ключевые слова: химический состав, фазовый состав, микротвёрдость, смачивание, растекание, оксидная керамика, ковар, титаносодержащие припои, гермоввод, активная пайка.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v36/i06/0815.html
PACS: 07.30.Hd, 07.30.Kf, 81.05.Je, 81.05.Mh, 81.20.Vj