ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Токопроводящие клеи из "Термостойкие клеи" Металлические клеи представляют собой смеси жидкого металла (ртуть, галлий и др.) с порошком значительно более тугр плавкого металла (медь, вольфрам и др.) [45]. В качестве жидкого компонента можно использовать также эвтектические смеси (расплавы) галлия с другими металлами, имеющие температуру плавления более низкую, чем у галлия [46]. Для получения эвтектических расплавов на основе галлия применяют олово, серебро и индии. [c.167] Порошки металлов, которые вводят в клей в качестве второго компонента, должны иметь размер частиц порядка нескольких десятков микрон, а окисная пленка на их поверхности должна быть минимальной толщины. Для получения галлиевых клеев используют порошки титана, магния, ванадия, железа и др. [47]. [c.168] Для получения галлиевых клеев в качестве наполнителей следует применять металлы, образующие с галлием химические соединения, имеющие высокую температуру плавления или разложения. Наилучшими пластическими свойствами обладают клеи, содержащие металлы, образующие с галлием соединения, в которых преобладают металлические связи, а не ковалентные или ионные. Подобные составы получают при сочетании галлия с металлами подгруппы меди, а также с переходными металлами УП1 группы. Свойства галлиевых клеевых паст с различными наполнителями приведены в табл. VI. 7 [47]. [c.168] Из данных, приведенных в таблице, видно, что большинстм металлов (за исключением магния, никеля, меди, серебра и палладия) образуют с галлием соединения с температурой плавления выше 400 °С. Использование порошков тугоплавких металлов позволяет получить галлиевые пасты мелкозернистой структуры. [c.169] В качестве наполнителей галлиевых клеевых паст можно использовать также порошки сплавов, содержащих элементы, обладающие способностью растворяться в жидком галлии или в низкоплавком галлиевом сплаве. Использование таких порошков позволяет получать пасты, в которых при отверждении происходит уменьшение исходных частиц и их уплотнение. Состав таких наполнителей приведен в табл. VI. 8. [c.169] Галлиевые клеи могут отверждаться при комнатной температуре. Однако, поскольку диффузия компонентов резко возрастает с повышением температуры, для ускорения процесса отверждения клей следует подвергать термообработке [46]. [c.169] Иногда склеивание проводят следующим образом [49]. Наполнитель (порошок, волокно или любой другой) помещают в зазор между склеиваемыми пов-ерхностями, а легкоплавкий компонент— около зазора. Заполнение зазора расплавом происходит при нагревании под действием капиллярных сил. Этот способ перспективен при соединении поверхностей с большими зазорами (1 мм и более), а также при запаивании щелей и небольших отверстий. [c.170] Окисная пленка, находящаяся на поверхности склеиваемого металла, препятствует хорошему склеиванию. Ее удаляют как механическим, так и химическим путем. Механическим — с помощью твердого инструмента с каплей галлия на конце. В качестве материала для такого инструмента следует использовать вольфрам, имеющий достаточную твердость и в то же время хорошо смачиваемый галлием. Химический метод — например, травление в соляной кислоте. Для защиты обработанной таким образом поверхности от дальнейшего окисления на нее наносят тонкий слой галлия. Окисные пленки разрушаются и при нагревании до 300— 320 °С. Такой метод рекомендуется, в частности, при склеивании алюминия галлиевыми пастами [50]. [c.170] Клеевые соединения, выполненные металлическими клеями, способны выдерживать 800°С и выше и вакуум 0,13-10 кПа в течение 30 мин. Особенность металлических клеев — способность склеивать поверхности, погруженные в воду. [c.170] На свойства клеевых соединений (прочность, пористость и др.) на металлических клеях помимо способа соединения, режима склеивания и других факторов оказывает влияние и состав окружающей газовой среды [51]. [c.170] При отверждении металлических клеев происходят весьма сложные физико-химические процессы взаимодействия жидких металлов с твердыми [52]. При этом может иметь место образование между поверхностью и клеем ковалентных и ионных связей [51], в ряде случаев наблюдается коррозия и др. Важную роль играет механизм распространения расплавов по поверхности твердого металла. Это может быть обычное растекание по поберх-ности, поверхностная диффузия, диффузия жидкого галлия в твердую фазу с последующим осаждением на твердой поверхности. [c.170] Недостатком галлиевых клеев [53] является пористость. Она обусловлена наличием газов, адсорбированных поверхностью частиц порошка, и газов, механически захваченных при перемешивании пасты. При повышении температуры газы, находящиеся в замкнутых порах, расширяются, причем возникающее давление может быть настолько большим, что будет вызывать разрушение клеевого соединения. Поэтому галлиевые пасты следует подвергать дегазации в вакууме. [c.170] Для получения галлиевых клеев с улучшенными характеристиками используют метод приготовления и нанесения их с помощью ультразвука [54]. Под воздействием ультразвука происходит разрушение окисной пленки на поверхности частиц порошка и их интенсивное перемешивание в массе жидкого галлия. После нанесения клея на поверхности и их соединения детали обрабатывают ультразвуком (мощность генератора 250 Вт, частота колебаний 25 кГц) в течение 5—10 мин. Обработка ультразвуком способствует заполнению пастой всех пор. Склеивание происходит в течение 2—12 ч при 25 °С, либо 0,5—2 ч при 100 °С. Свойства галлиевых паст и соединений на их основе, выполненных с помощью ультразвука, приведены в табл. VI. 9. [c.171] Состав клея, масс. ч. [c.171] В табл. VI. 10 приведены свойства некоторых галлиевых клеев и клеевых соединений меди на их основе. Клеевой состав, состоящий из галлия и медного и серебряного порошков, обладает наилучшей проводимостью, водостойкостью, высокими прочностью и твердостью. [c.171] При склеивании этим клеем железа с никелевым покрытием (режим склеивания 600°С, 30 мин, давление 3 МПа) удается получить разрушающее напряжение при равномерном отрыве клеевых соединений при комнатной температуре, равное 280 МПа. [c.172] Для металлических клеев на основе галлия и меди, галлия, индия и меди, а также галлия, олова и меди было исследовано изменение механической прочности в процессе старения клеевых соединений при 200 и 300 °С в течение 500 ч, после выдержки в камере с 98%-ной относительной влажностью и температурой 40 °С в течение 56 сут и после воздействия вибрационных нагрузок (2-10 ° циклов при частоте 300 Гц с ускорением 5 ). Определена также температура разрушения образцов при скорости подъема температуры 7°С. Для всех исследованных клеев она оказалась выше 900 °С. [c.173] Большое влияние на прочность галлиевых клеев, наполнителем для которых является медный порошок, оказывает состояние поверхности порошка. Применение окисленного порошка, содержащего 0,021% (масс.) кислорода, влечет за собой снижение прочности Б 3 раза и более по сравнению с порошком меди, содержащим 0,008% (масс.) кислорода. [c.174] Введение в галлиевые пасты олова и индия положительно сказывается на некоторых их свойствах улучшается смачивание склеиваемых поверхностей, особенно ковара, снижается термический коэффициент линейного расширения паст, что важно при соединении разнородных материалов, и уменьшается пористость клеевого шва. Продолжительность отверждения составов при комнатной температуре при этом увеличивается. [c.174] Галлиевые пасты готовят также на основе эвтектических сплавов галлий — индий — серебро и галлий — индий — олово [47]. Наполнителем для таких паст служит сплав меди с оловом. Составы паст приведены в табл. VI. 13. [c.174] Вернуться к основной статье