Вакуумные соединения металла с керамикой

Соединения металла со стеклом и керамикой нашли широкое применение в производстве вакуумной аппаратуры. Для пайки с электровакуумными стеклами различных марок могут применяться только металлы и сплавы, которые [c.39]

Неразборные соединения представляют интерес прежде всего для разработчиков и изготовителей вакуумных систем. Однако поскольку оборудование для осаждения для некоторых частных применений или исследований часто перестраивается, оператор также должен иметь определенные знания об основных способах выполнения соединений. Выбор способа соединений зависит от свойств материалов. Неразборные соединения металлов с металлами осуществляются сваркой или пайкой твердыми припоями. Паяные мягкими припоями соединения металла с металло.м являются полу-разборными (составляющие его детали могут быть разъединены и вновь соединены без нарушения рабочих поверхностей). По мере того, как популярные ранее стеклянные вакуумные системы заменяются цельнометаллическими, стеклянные паяные соединения теряют свое значение. Однако соединения металла со стеклом и металла с керамикой для специальных вакуумных элементов применимы и по настоящее время. Третья группа вакуумных материалов, эластомеры, применяются только в разборных соединениях. [c.246]

Ниже будут рассмотрены вакуумноплотные сварные и паяные соединения металлов, вакуумноплотные соединения металлов с керамикой и вакуумно-плотныс металлостеклянные спаи. [c.151]

Методы соединения керамики с металлами были развиты главным образом в связи с производством электровакуумных ламп. Обзоры методов по-лучгния сплавов были сделаны Колом [263, 272], Ротом [248] и Эспе [273]. В принципе процесс сводится к металлизации керамической детали либо с последук>щей пайкой металлического компонента, либо сразу в процессе одного термического цикла. Адгезия и вакуумная плотность спая определяются рядом механизмов, таких как механическое сцепление металла с шероховатой поверхностью керамики, химические реакции, диффузия в твердых телах н остекловывание поверхности. Как и в случае металлостеклянных спаев, для предотвращения чрезмерных напряжений необходимо согласовывать коэффициенты термического расширения обоих материалов спая. Рассматриваемый здесь температурный интервал распространяется от 25° С вплоть до температуры расплавления материала припоя. Кроме того, поскольку керамика имеет большую прочность на сжатие, чем на растяжение, то необходимо подбирать коэффициенты расширения и геометрию спая такими, чтобы в результате в керамике создавались преимущественно сжимающие напряжения. Часто для металлокерамических спаев применяется метод синтерирования металлического порошка или молибдено-марганцевый процесс. Здесь керамический компонент сначала покрывается пастой, составленной из смеси порошков — 4 весовые части молибдена и 1 весовая часть марганца с биндером и растворителями. Слой толщиной от 25 до 50 мкм высушивается и впекается в атмосфере влажного водорода в течение 30 мин при температурах в интервале 1300— 1600° С в зависимости от используемых материалов. В результате последующего осаждения 50—100 мкм никеля или меди и повторного вжигания в водороде при 1000° С получается слой, пригодный для спайки с металлом. Прочность на растяжение такого металлического покрытия по порядку величины равна 10 кг/мм . Идя пайки обычно используются эвтектические сплавы А —Си и Аи—N1 (см. табл. 14). Кроме того, для получения спаев применяются также метод пайки с помощью активных металлов и водородный процесс. Первый основан на образовании прочной связи с керамическими окислами с помощью химически активных металлов, таких как [c.266]

Металлические пленки, нанесенные вжиганием на стекло и фарфор, можно гальванически омеднить и затем паять, что дает возможность создавать прочное соединение между металлом и керамикой, пригодное для вакуумных работ. При монтировании деталей путем припаивания к нанесенной металлической пленке следует пользоваться припоями с низкой температурой плавления (не свыше 180°). Для металлизации керамики применяют и другой способ. По этому способу соль мета.лла или металлический порошок включают в состав шихты (массы) для формовки фарфора или других керамических материалов. Изделие, отформованное из такой массы и обожженное в печи, обладает проводимостью, так как металл гомогенно распределяется по всей массе фарфора. На такое изделие можно также гальванически нарастить металл. Способом Вукигания наносят проводящий слой не только па керамику, но и на нласгмассы. Евтеев и Жуков [19] приводят следующие составы паст для металлизации пластмасс. [c.69]

В вакуумных системах, работающих при комнатной температуре, можно осуществить соединение и других пар материалов. Например, стеклянная трубка может быть сделана электропроводящей различными путями [120, 1041, 1434, 1925]. Так, ее можно покрыть электроосажденным слоем меди или другого металла и затем припаять к хорошо подогнанной металлической трубке. Стекло можно покрыть платиной или посеребрить, применяя специальные растворы, которые в пламени образуют поверхностное покрытие металла на стекле [1318, 1962, 1991] стекло с нанесенным металлом в дальнейшем может быть спаяно с металлической деталью. Слюда спаивается со стеклом или металлом, образуя вакуумно-плотное соединение, при использовании измельченной эмали в качестве флюса [509, 1185]. Керамика может быть спаяна с металлом [1044] кварц — с пирексом при использовании хлорида серебра в качестве цементирующего вещества [2197]. Фарфор спаивается с трубками из пирекса с диаметром менее 1,25 сл [1962] стекло — с сапфировыми трубками [1472] или с материалами, подобными фториду кальция [788], сапфир может быть спаян с металлом [1374]. [c.149]

Наибольшее усилие передает металл керамике при комнатной температуре, однако при нагреве спая до максимальной температуры это усилие должно создать достаточное напряжение для обеспечения вакуумной плотности соединения в процессе нагрева. [c.156]

Поскольку общие характеристики технологии пайки для вакуумных соединений рассматриваются в разд. 2, 2-2, здесь будут указаны только специфические черты, касающиеся пайки металла с керамикой. [c.157]

В США для регулирующих стержней ядерных реакторов используют сплав, содержащий 19 % 1п, 71 % Ад, 10 % С(1. Сплавы 1п—8п— В1—С(1 и 1п—РЬ—5п применяют в качестве припоев для соединения металлов, стекла, керамики. В вакуумной технике применяют припои нз сплава 1п—5п, обеспечивающие высокую плотность соединений. Сплав 75 % Аи, 20 % Ад и 5 % 1п используют в ювелирном производстве ( зеленое золото ). Индий используют в качестве легирующей добавки к серебряным сплавам для стоматологических амальгам. [c.181]

В вакуумных высокотемпературных (965—1050 °С) припоях для соединения металлов с керамикой, применяющихся в радиоаппаратуре и состоящих из меди, золота и 0,1—2% таких металлов, как кобальт, никель, палладий, титан или молибден, 8—12% германия полностью заменяют золото. При этом снижается стоимость припоя и повышается его качество, так как этот припой позволяет понизить остаточное давление в приборе до 4-10 мм рт. ст. по сравнению с 10 мм рт. ст., достигаемым при использовании медно-золотого припоя [1123]. [c.386]

Керамические изделия способны образовывать вакуумно-плотные и механически прочные соединения с некоторыми металлами и сплавами. При выборе металла для соединения с керамикой необходимо обращать внимание на значения их коэффициентов линейных расширений. [c.28]

Электровакуумное стекло применяют для оболочек и деталей внутреннего устройства электровакуумных приборов ламп электроосветительных (ламп накаливания), радиоламп, электроннолучевых трубок и кинескопов, фотоэлементов и др. Кроме обычного типового состава, указанного в табл. 4.25, применяются высокоглиноземистое, боросиликатное и кварцевое стекла, отличающиеся малым температурным коэффициентом расширения (35-f-45-10 град ), высокой нагревостойкостью (до 200-f-250° С). Разработаны способы соединения вакуумного стекла с металлом и керамикой. [c.222]

Наиболее насыщенными различными газами могут оказаться массы металла сварных и паяных щвов, резиновые и пластмассовые уплотнители, керамические изоляторы и вводы. По данным эксперимента, сварные швы насыщены водородом и частично другими газами. Паяные швы, особенно выполненные с применением флюсов, содержащих соляную кислоту и другие хлористые соединения (пайка мягкими припоями и твердая пайка алюминия), всегда обнаруживают следы флюса, а следовательно, могут выделять много газов. Резина, даже вакуумная, т. е. наименее пористая, богата содержанием различных газов. Резина, большая часть пластмасс и почти все виды керамики способны -поглощать определенные количества влаги. [c.8]

Керамика. В сверхвысоковакуумных системах и в электровакуумных приборах в качестве изоляторов применяют керамику. Керамические изоляторы механически прочны, обладают высоким электрическим сопротивлением, большой теплостойкостью и способны образовывать вакуумно-плотные соединения с некоторыми металлами и сплавами. [c.356]

Обширный класс соединений с ионным строением составляют различные керамические материалы. Известно, что по отношению к ним (так же как и к неорганическим стеклам) адсорбционно-активной средой, заметно понижающей свободную поверхностную энергию и, соответственно, прочность, может служить вода, например, в вид влаги воздуха.В настоящее время установлено, чго адсорбционное понижение прочност ряда керамических материалов может вызываться при контакте с металлическими расплавами в той мере, в которой имеют место достаточно высокие значения работы адгезии и хорошее смачивание [23]. Так, образцы вакуумно-плотной алю-мооксидной керамики А-995 при изломе в расплаве олово — свинец — висмут (а также в чистых кадмии, висмуте и др.) обнаруживают падение прочности до 1,5 раза, причем ювенильная поверхность разрушения оказывается хорошо смоченной металлом. Значительное понижение прочности в расплаве показали также образцы магнезиально-силикатной керамики - - стеатита С-4А. [c.166]

Среди соединений металлов с неметаллами наиболее распространенными в современной вакуумной технике являются металлокерамические соединения. Основными требованиями, предъявляемыми к таким соединениям, являются механическая прочность (проверяется, как правило, на изгаб) и сохранение вакуумной плотности после термоциклирования. Зависит же качество соединения от свойств всех его компонентов - керамики, металла и припоя. Для получения качественного соединения необходимо выполнение следующих условий [c.160]

Расплав металлов тщательно перемещивается и разливается в изложницы. При остывании в результате процессов ликвации сплавы могут приобрести значительную неоднородность по слитку. Для уменьшения неоднородности необходимо уменьшать размер слитка по толщине (в направлении теплового потока). Приготовление сплавов такого типа возможно и металлокерамическим способом путем спекания исходных металлических порошков. Здесь опасно, однако, возникновение неуправляемого процесса с расплавлением и выбросами. Металлокерамические методы очень эффективно используются для создания тонкого активного слоя из скелетных катализаторов на поверхности стеклянных трубок или гранул, изделир из керамики, металлической фольги н т. д. металлы наносятся обычно методами вакуумного илн плазменного напыления. В последние годы для получения порошка сплавов начинают применяться методы восстановительной пирометаллургии в качестве сырья здесь используются порошки окислов и других соединений, а в качестве восстановителей — алюминий, гидрид кальция и др. [c.142]

Пайка в вакууме - процесс получения неразъёмного соединения путем нагрева места пайки и заполнения зазора между соединяемыми деталями (из металла и сплавов, стекла, керамики и др.) расплавленным припоем с его последующим отвердением. При пайке деталей из разнородных материалов для обеспечения прочного соединения подбирают материалы с близкими значениями коэффициента термического расширения или используют высокопластичные припои. Вакуумная пайка может быть совмещена с дегазационным отжигом. Различают два способа пайки в вакууме пайка с локальным источником нагрева дуговым разрядом и высокотемпературная пайка. [c.23]

Герметики, их свойства и область применения. В качестве уплотнительных материалов при производстве вакуумных приборов часто используют герметизирующие материалы, или герметики. Уплотнение неподвижных соединений в настоящее время производится главным образом с помощью герметиков на основе кау-чуков. Основными видами деформаций, которые испытывают герметики в различных условиях эксплуатации, являются, как правило, сдвиг и растяжение (сжатие). Это определяет два основных требования к герметикам—эластичность и адгезию к различным конструкционным материалам металлам, пластмассам, стеклу, керамике и др. Основой эластичных герметиков являются синтетические высокомолекулярные каучуки и различные олигомеры. Основные требования к герметикам [c.50]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология