RU1784611C - Способ склеивани разнородных электропровод щих материалов - Google Patents

Abstract

Использование: может быть использовано в химической, электротехнической отрасл х промышленности, черной и цветной металлургии. Сущность изобретени : приготавливают два электропровод щих кле  с и КЛТР соответственно 8 7-10б 15.8-10е . Затем на зачищенные по.- верхности пластин из графита и меди нанос т клеи: на поверхность графитовой пластины нанос т клей, имеющий КЛТР, равный или больше 8,7- 106 град , а на медную пластину-клей с КЛТР 15,8-10° . Склеивание поверхностей (1,0-1,5 см2) про- извод т внахлест при небольшом давлении сжати , Затем образц ы высушивают на воздухе в течение 10 сут, последнего их подвергают термообработке до 150°С со скоростью подъема температуры 20°/ч. Часть образцов медленно охлаждают дл  определени  свойств клеевого шва/другую часть термо- обрабатывают последовательно до 200- 300°С. Характерист-ики клеевого шва: перепад напр жени  при токе 250 кА, после 12, 100 и 180 сут эксплуатации; мВ - соответственно 3,7; 9,5 и 19,7. Прочность При сдвиге клеевого шва - 4 МПа при 150°С. 1 табл. сл с

Description

Изобретение относитс  к технологии склеивани  различных материалов и может быть использовано в химической, электротехнической отрасл х промышленности, черной и цветной металлургии.

Известен способ соединени  углеродного композиционного материала с жаростойким металлическим материалом. Соединение провод т сваркой высококонцентрированным источником энергии, заполн   расплавом металлическую поверхность микрополость в стыке соединени  материала, дуговой, лазерной или лучевой сваркой мощностью 104 Вт/см2.

Недостатком рассмотренного способа сочленени  разнородных мате риалоа  вл етс  технологическа  сложность процесса соединени  материалов, нестабильность свойств сварного соединени  ввиду локального разогрева соедин емых материа- лов.

Известен способ соединен и  разнородных материалов путем сочетаний двух клеев - эластичного ,и хрупкого Эластичный клей нанос т виде подсло  на склеиваемые поверхности и после выдержки клей термообрзбатывают, не соедин   поверхностей . Затем на отвержденный клей

™

нанос т другой клей, поверхности соедин ют и провод т отверждение по рекомендуемому режиму.

Недостатком рассмотренного способа соединени  материалов  вл етс  технологическа  сложность и продолжительность процесса склеивани , заключающа с  в необходимости нанесени  и отверждени  при те мпературе первого сло  кле , а также невозможность использовани  такого способа при соединении разнородных материалов , работающих при повышенных температурах, т.к. эластичные клеи не  вл ютс  термостойкими.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ соединени  разнородных электро- провод щих материалов путем использовани  неорганических клеев, которые нанос тс  при комнатной температуре на очищенные поверхности склеиваемых материалов , соедин ютс  друге другом, сушатс  в естественных услови х; затем термообра- батываютс  по заданному режиму и медленно охлаждаютс .

Недостатком рассмотренного способа соединени  разнородных материалов  вл етс  низка  стойкость к воздействию переменных температур в результате термических напр жений, возникающих из-за различи  в КЛТР склеиваемых материалов и кле . Причем чем выше разница, feM в большей степени снижаетс  прочность клеевых соединений при эксплуатации. В свою очередь это приводит к возрастанию электросопротивлени  на границах материал- клей и нестабильности электрических характеристик во времени.

Целью изобретени   вл етс  увеличение адгезионной прочности, улучшение электрических характеристик и возрастание их стабильности во врем  эксплуатации .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе соединени  разнородных электропровод щих материалов, включающем нанесение кле  на соедин емые поверхности склеиваемых материалов, соединение их друг с другом, выдержку в естественных услови х, термообработку и охлаждение, используют два вида электропровод щих клеев с различными КТР и соблюдают неравенство Ki К2 Кз , где KL «4 - КТР первого и второго соедин емых материалов; К2, Кз - КТР клеев, наносимых на первый и второй соедин емые материалы соответственно. Отличительными признаками  вл етс  использование двух клеев, близких к подложке по КТР, на которые они нанос тс .

Совокупность этих признаков позвол ет повысить эксплуатационные характеристики клеевого шва, т.к. при склеивании двух разнородных материалов с использоЬ ванием сочетани  двух клеев создаетс  так называемый промежуточный буферный слой, который в значительной степени гасит термические деструкции, развиваемые в клеевых соединени х вследствие различи 1

0 в коэффициенте линейного термического расширени  (КЛТР).

В то же врем  на границах зон непосредственного склеивани  материалов стойкость к термической деструкции резко

5 возрастает, ввиду оптимизации КЛТР двух клеев к каждой из подложек.

В этом случае неорганический электропровод щий клей приобретает некоторые свойства эластичных клеев, т.к.

0 кажда  из пар, а именно: склеиваемый материал - клей функционирует как едина  система. Принтом адгезионные свойства возрастают. Следует отметить, что отличительной способностью склеивани 

5 электропровод щих материалов  вл етс  сохранение высоких электрофизических свойств каждого из изделий, например электропроводности и т.д. Вследствие возрастани  адгезионной прочности ввиду

0 увеличени  качества склеивани , сопротивление системы склеиваемый материал (I) - клей (I) - промежуточный слой клей (I) + клей (II)- клей (И)-склеиваемый материал (II) уменьшаетс , а электропроводность

5 возрастает. Последнее, а также увеличение силы сцеплени  при склеивании сочетанием двух клеев приводит к увеличению стабильности электрофизических характеристик во времени, т.е. процессы старе0 ни , возникающие в кле х, резко замедл ютс .

Последовательность технологии склеивани  заключаетс  в следующем. Приготавливают два не органичебких

5 электропровод щих кле  и нанос т их на склеиваемые материалы; графит-медь графит-сталь; графит-алюминий, таким образом , чтобы КЛТР кле  и склеиваемого издели  были близки между собой.

0 Затем соедин ют внахлест подготовленные подложки, прижимают их так, чтобы толщина клеевого шва составл ла 1 мм и выдерживают на воздухе в течение 10 суток. Затем склеенные образцы подвергают тер5 мообработке до 150°С и выше (до 300°С со скоростью подъема температуры 20 град./ч. По достижении заданных температур образцы медленно охлаждают и испытывают их механические и электрические свойства.

Перепад напр жени  измер ютуниверсальным вольтметром В7-26 с помощью щупов, которые устанавливаютс   а произвольных точках поверхностей склеиваемых материалов при подаче на них силы тока 2SO кА. Адгезионную прочность определ ют на разрывной машине РМТ-250-2.

Сущность изобретени  по сн етс  примерами .

Пример 1. Приготавливают два Электропровод щих кле  с КЛТР соответственно 8,7-10 град 1 и 15, град , Затем на - зачищенные поверхности пластин из графита и меди нанос т клей: на поверхность гра0

фитооой пластины нанос т клей, имеющий КЛТР, равный 8,7 10е , а на медную, пластину - клей с КЛТР - 15,8-10° . Склеивание поверхностей площадью 1,0- 1,5 см2 производ т внахлест под небольшим давлением сжати . Далее образцы высушивают на воздухе в течение 10 сут, после чего их подвергают термообработке до 150°С со скоростью подъема температуры 20 град./ч. Часть образцов медленно охлаждают дл  определени  свойств клеевого шва, другую часть - термообрабатывают последовательно до 200-300°С.

Характеристики клеевого шва следующие:

Перепад напр жени  при 250 кА, мВ

Прочность при сдвиге клеевого шва при 150°С, МПа

Остальные примеры способы склеивани  разнородных материалов аналогичны примеру 1. Примеры осуществлени  процесса сведены в таблицу.

Формул а изобретени   Способ склеивани  разнородных элек- 30 тропровод щих материалов, включающий нанесение кле  на соедин емые поверхно сти, соединение их одна с другой, выдержку в естественных услови х, термообработку и . 35

Характеристика склеиваемых материалов

Сутки эксплуатации 12 100 180

3,7

9,5 -19,7 4,0

охлаждение, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  адгезионной прочности , улучшени  электрических характеристик и возрастани  их стабильности в о врем  эксплуатации, дл  склеивани  используют два вида клеев с различными КТР, при этом соблюдают неравенство Ki К2 Кз К/1, где Ki, КА- КТР первого и второго соедин емых материалов, Ка, Кз - КТР клеев, наносимых на первый и второй соедин емые материалы соответственно.