SU1606502A1 - Method of joining corundum ceramics to metal - Google Patents
Method of joining corundum ceramics to metal Download PDFInfo
- Publication number
- SU1606502A1 SU1606502A1 SU884439225A SU4439225A SU1606502A1 SU 1606502 A1 SU1606502 A1 SU 1606502A1 SU 884439225 A SU884439225 A SU 884439225A SU 4439225 A SU4439225 A SU 4439225A SU 1606502 A1 SU1606502 A1 SU 1606502A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- strength
- carried out
- cooling rate
- solder
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к технологии изготовлени пайкой вакуумно-плотных титанокерамических секционированных узлов. Цель изобретени - улучшение качества крупногабаритных узлов путем повышени электрической прочности при одновременном сохранении прочностных свойств соединений и высокого выхода годных изделий. Дл этого используют припойную прокладку толщиной 20 - 40 мкм в виде медной основы с равномерным двухсторонним никелевым покрытием при массовом соотношении NI и CU 1:(5-20), а при нагреве сборку подвергают вначале изотермической выдержке при 900-930°С, затем нагревают со скоростью 5-15°С/мин до 950-970°С и провод т последующее охлаждение со скоростью 5-10°С/мин до 850-800°С. Прочность на разрыв 60-65 МПа, выход годных до 90%, пробойное напр жение на один межэлектродный промежуток 10 кВ. 1 табл.This invention relates to a process for making soldering of vacuum-tight titanium-ceramic partitioned units. The purpose of the invention is to improve the quality of large-sized nodes by increasing the electrical strength while maintaining the strength properties of the compounds and high yield of usable products. To do this, use a solder pad with a thickness of 20 - 40 microns in the form of a copper base with a uniform double-sided nickel coating at a mass ratio of NI and CU 1: (5-20), and when heated, the assembly is subjected to isothermal aging at 900-930 ° C, then heated at a rate of 5–15 ° C / min to 950–970 ° C and subsequent cooling is carried out at a rate of 5–10 ° C / min to 850–800 ° C. The tensile strength is 60-65 MPa, the yield is up to 90%, the breakdown voltage per one interelectrode gap is 10 kV. 1 tab.
Description
Изобретение относитс к технологии изготовлени металлокерамических изделий методом контактно-реактивной пайки в вакууме, конкретнее к методам соединени корундовых изол торов большого диаметра с титаном с использованием медно-никелевого припо , и может найти применение в электротехнической и электронной технике.The invention relates to the technology for the manufacture of metal-ceramic products by the method of contact soldering in vacuum, more specifically to methods of connecting large-diameter corundum insulators with titanium using copper-nickel solder, and can be used in electrical and electronic equipment.
Целью изобретени вл етс улучшение качества крупногабаритных узлов путем порьшени электрической прочности при одновременном сохранении прочностных свойств па ных соединений и высокого выхода годных изделий. : Способ осуществл ют следующим образом .The aim of the invention is to improve the quality of large-sized assemblies by varying the electric strength while maintaining the strength properties of soldered joints and high yield of usable products. : The method is carried out as follows.
Подлежар1;ие пайке кольцеобразные керамические образцы подвергают механической чистке, шлифовке, промывке и отжигу на воздухе при в те- , чение 0,5 ч, а титановые кольца электроды - механической обработке. Протравливанию в 10%-ном водном растворе плавиковой кислоты, промывке в .. дистиллированной воде и сушке. После этого припойнуго Ni-Cu-Ni прослойку необходимой толщины и состава помещают между соедин емыми детал ми, нагружают с усилием 0,5...1 кГ/см и в вакууме 5 .10 ... 10 Па плавно, например , со скоростью 7...10 С/мин нагревают до 900... и выдерживаютThe ring-shaped ceramic samples to be soldered are subjected to mechanical cleaning, grinding, washing, and annealing in air for 0.5 h, and titanium rings are mechanically machined. Etching in 10% aqueous solution of hydrofluoric acid, washing with distilled water and drying. After this, a solder Ni-Cu-Ni layer of the required thickness and composition is placed between the parts being joined, loaded with a force of 0.5 ... 1 kg / cm and in a vacuum of 5 .10 ... 10 Pa smoothly, for example, with a speed of 7 ... 10 C / min heated to 900 ... and kept
- 10 мин (врем вьщержки устанавливает- - 10 min (set time is -
3535
о сдabout sd
оabout
NDND
с экспериментально дл каждого типа и размера керамики) дл более равномерного прогрева сборки до вьфавнива- ни в ней температурного пол , дегазации керамики и сн ти напр жени в металле Затем нагрев продолжают со скоростью З.-ИЗ С/мин до температуры пайки 95G...970°C и провод т последу- юцее охлаждение до со скоростью 5.о.10°С/мин.experimentally for each type and size of ceramics) for a more uniform heating of the assembly until the temperature field in it, degassing of the ceramics and relieving voltage in the metal. Then heating is continued at a speed of 3 ° C – min. to the soldering temperature of 95G. .970 ° C and the subsequent cooling is carried out to a speed of 5.o.10 ° C / min.
При толпщие припойной прослойки менее 20 мкм нарушаетс вакуумна плотность соединений, а при толщинах более 40 мкм величина натеков выше, чем у прототипа, К ухудшению свойств соединени привод т запредельные соотношени Ni и Си: при массовом соотношении компонентов 1:30 механическа прочность соединени снижаетс до 25...30 КПа и.уменьшаетс процент выхода вакуумно-плотных образцов, а при соотношении 1:4 увеличиваютс натеки, снижающие пробойное напр жение на один межэлектродньй промежуток С 5 мм) на воздухе до 4,5... 6 кВ против Т кВ у прототипа.With crowded solder layers less than 20 microns, the vacuum density of the joints is disturbed, and with thicknesses greater than 40 microns, the size of the inclusions is higher than that of the prototype. Degrading Ni and Cu ratios result in deterioration of the joint properties: when the mass ratio of the components is 1:30, 25 ... 30 KPa and. Decreases the percentage of output of vacuum-tight samples, and at a ratio of 1: 4 increases the leakage, reducing the breakdown voltage by one interelectrode gap C 5 mm) in air to 4.5 ... 6 kV against T kV at the prototype.
Верхний предел () температурной вьщержки соответствует осуществлению элементов сборки в твердом со- сто нии. При более высоких температу- pax начинаетс плавление контактной зоны, что увеличивает продолжительность взаимодействи жидкого припо с керамикой и ухудшает механическую прочность соединений. При температурах выдержки менее ЭОО С в сборке при последующем нагреве до температуры пайки возникает недопустимый градиент температуры,The upper limit () of the temperature latch corresponds to the implementation of the assembly elements in solid state. At higher temperatures, the melting of the contact zone begins, which increases the duration of the interaction of liquid solder with ceramics and impairs the mechanical strength of the joints. At temperatures of exposure less EOO C in the Assembly during the subsequent heating to the soldering temperature, an unacceptable temperature gradient occurs,
В сочетании с выбранным соотношением компонентов припо скорость нагрева сборки от 900,.,930 до 950.,, ...9 70 С, равна 5.. ,15 С/мин, практически исключает возникновение натеков и оптимизирует ход последующей пайки, а выбранный режим охлаждени способствует образованию в припое пластичных фаз, снижению напр жений в па ном соединении и улучшению его меха- нической прочности и вакуумной плот - ности, несмотр на существенное различие коэффициентов термического юирени конструкционного титана и ке рамики.In combination with the selected ratio of components, the heating rate of the assembly from 900, 930 to 950. ,, ... 9 70 С, is equal to 5 .., 15 C / min, practically eliminates the occurrence of sagging and optimizes the course of the subsequent soldering, and the selected The cooling mode promotes the formation of plastic phases in the solder, a decrease in stresses in the joint, and an improvement in its mechanical strength and vacuum density, despite the significant difference in the thermal absorption coefficients of structural titanium and ceramics.
Согласно предложению изготовлены высоковольтные трех-, п ти- и дес ти секционные метаплокерамические изол торы из колец керамики УФ-А6; ВК. 94According to the proposal, high-voltage three-, five-, and ten-section meta-ceramic insulators were made of UV-A6 ceramic rings; VC. 94
00
5five
00
5 five
Q Q
3535
4040
4545
поликор и др. диаметра от 114 до. 200 мм и титана ВТ1-0 дл ускоритель- нух трубок. Достигнуты хорошее качество и высокий выход годных изделий,polycor and other diameters from 114 to. 200 mm and titanium VT1-0 for accelerator tubes. Good quality and high yield are achieved.
Пример 1. Получение 10-сек- ционного изол тора из керамикиExample 1. Preparation of a 10-section ceramic insulator
вк:94-1.VK: 94-1.
Между предварительно обработанными керамическими кольцами (диаметр 160 мм, ширина 7 мм и высота 15 мм) и титановыми кольцеобразными электродами толщиной О,4...О,6 мм помещают фольгу толщиной 20 мкм из меди с никелевым покрытием при«соотношении Ni:Cu 1:10, Полученную сборку помещают в вакуумную печь, нагружают с усилием 1 кГ/см и при давлении Па нагревают со скоростью 10°С/мин до 910 С и выдерживают при данной температуре в течение 10 мин. Затем температуру повьш1ают со скоростью 15 С/мин до 970°С и нагрев прекращают. Последующее охлаждение ведут со скоростью IO C/мин вплоть до ,Between the pretreated ceramic rings (diameter 160 mm, width 7 mm and height 15 mm) and titanium ring-shaped electrodes O, 4 ... O, 6 mm thick, a foil 20 microns thick from nickel-coated copper is placed at a Ni: Cu 1 ratio : 10; The resulting assembly is placed in a vacuum oven, loaded with a force of 1 kg / cm and heated at a rate of 10 ° C / min to 910 C at a pressure of Pa and maintained at this temperature for 10 minutes. Then the temperature is increased at a rate of 15 C / min to 970 ° C and the heating is stopped. Subsequent cooling is carried out at a rate of IO C / min up to,
Несмотр на существенную разницу в значени х КТР (у титана - 9,5 х X 10 град , у керамики - 4,5 х X 10 град ) выбранный режим способствует образованию пластичного припо , снижению напр жений в па ном соединении , улучшению механической прочности и вакуумной плотности. Процент выхода годных узлов дл партии из 50 изделий по вакуумной плотности составил 88%, по электрической прочности 100% (10 кВ на один межэлектродньй .. промежуток). Выборочные испытани на механическую прочность дали среднее значение 64,8 Ш1а,Despite the significant difference in the CTE values (for titanium, 9.5 x X 10 degrees, for ceramics, 4.5 x X 10 degrees), the chosen mode promotes the formation of ductile solder, a decrease in stresses in the joint, an improvement in the mechanical strength and vacuum density. The percentage of usable nodes for a batch of 50 products by vacuum density was 88%, by electrical strength of 100% (10 kV for one interelectrode gap). Sample mechanical strength tests gave an average value of 64.8 points,
Пример 2иЗ, Способ осуществл ют аналогично примеру 1, но берут керамические кольца диаметром 200 мм, шириной 10 мм и высотой 15мм и прослойку соответственно .толщиной 30 и 40 мкм. Процент выхода годных узлов дл партии из 10 изделий по вакуумной плотности составил 80%, по электрической прочности 100%, Средн прочность на разрыв 62,4 МПа,Example 2 and 3, The method is carried out analogously to example 1, but taking ceramic rings with a diameter of 200 mm, a width of 10 mm and a height of 15 mm and an interlayer, respectively, 30 and 40 microns thick. The percentage of usable knots for a batch of 10 products by vacuum density was 80%, by electrical strength 100%, the average tensile strength was 62.4 MPa,
Пример 4, Способ осуществл ют аналогично примеру 1, но вьщержку провод т в течение 10 мин при , нагрев ведут со скоростью 5 С/мин до 950 С, а охлаждение - сначала со скоростью 5fC/мин до , а затем - со скоростью IO C/мин до soot. Пробивное напр жение сборки составл етExample 4, The method is carried out analogously to example 1, but the pinning is carried out for 10 minutes at, heating is carried out at a rate of 5 C / min to 950 C, and cooling is first at a rate of 5fC / min to and then at a rate of IO C / min to soot. The breakdown voltage of the assembly is
1one
/«95 кВ, механическа прочность 60 - 65 Ша. / "95 kV, mechanical strength 60 - 65 Sha.
Пример 5. Способ осуществл ют аналогично примеру 4, только соотношение NirCu составл ет 1:5 и используют керамику 22ХС, Механическа прочность на разрыв 10-секционно го изол тора, вьщерзкивающего пробив- ное напр жение кВ, составл ет N60 МПа.Example 5. The method is carried out analogously to example 4, only the NirCu ratio is 1: 5 and 22XC ceramics are used. The mechanical tensile strength of a 10-section insulator that dissipates the breakdown voltage of kV is N60 MPa.
Пример 6. Способ осуществл ют аналогично примеру 1, однако берут кольца из керамики УФ-46 внепр- ним диаметром 180 мм, шириной 12 мм и высотой 12 мм, а пайку провод т пр параметрах и режимах - тол шина припойной прослойки 40 мкм, массовое соотношение Ni:Cu 1:20, изотермическую вьщержку провод т при , последующий -нагрев - со скоростью Ю С/мин до 960 с, а охлаждение до 850 С со скоростью Ю С/мин,Example 6. The method is carried out analogously to example 1, however, UV-46 ceramic rings are taken with an external diameter of 180 mm, a width of 12 mm and a height of 12 mm, and soldering is carried out in the parameters and modes - solder tire thickness 40 µm, mass the Ni: Cu ratio is 1:20, the isothermal loss is carried out at, the subsequent heating is at a rate of 10 ° C / min to 960 s, and cooling to 850 ° C at a rate of 10 ° C / min,
Полученный металлокерамический узел вакузт но плотен, имеет разрывную 55...60 МПа, а пробойное напрйжение на одну секцию составл ет 10 кВ.The resulting cermet unit is vacuously dense, has a breaking 55 ... 60 MPa, and the breakdown voltage per section is 10 kV.
Пример 7. Пайка 5-секцион- ного изол тора из керамики ВК 94-1 (22ХС) и титана по способу-прототипуExample 7. Soldering of a 5-section insulator made of VK 94-1 ceramic (22ХС) and titanium using the prototype method
Между предварительно подготовлен- ньми керамическими кольцами (диаметр ТбО ftoi, ширина 7 мм и высота 15 мм) раз щаютс титановые кольца-электроды (ВТ1-0) внешним диаметром 160мм и толщиной 0,5 MMjгальванически покрытые никелем и медью. Толщина сло никел с каждой стороны титана составл ет 10 мкм, меди - также 10 мкм. Полученна сборка размещаетс в ваку- згмной печи, нагреваетс до , выдерживаетс при этой температуре 5 мин и охлалдаетс со скоростью 15 С/мин,Titanium ring-electrodes (VT1-0) with an outer diameter of 160 mm and thickness of 0.5 MMj galvanic coated with nickel and copper are expanded between the previously prepared ceramic rings (TBT diameter ftoi, width 7 mm and height 15 mm). The thickness of the nickel layer on each side of the titanium is 10 µm, of copper - also 10 µm. The resulting assembly is placed in a vacuum oven, heated to, maintained at this temperature for 5 minutes and cooled at a rate of 15 C / min.
V Испытани серии полученных образцов (5 изделий) показали, что опи- |санна технологи пайки по способу- прототипу дл указанной скорости охлаждени дает выход годных узлов по вакуз(мной плотности 60%, При этом на вакуумно-плотных изол торах (3 образца ) пробойное напр жение на воздухеV Testing of a series of obtained samples (5 products) showed that the description of the soldering technique according to the method to the prototype for the indicated cooling rate gives the yield of suitable nodes for vacuums (me 60% density, At the same time, on vacuum-tight insulators (3 samples) breakdown voltage in air
Способ позвол ет получать высококачественные крупногабаритные метал- локерамические соединени с высокой электрической прочностью (пробивным напр жением межэлектродного промежутка в 15 мм на воздухе до 10 кВ) и высоким выходом годных изделий.The method allows to obtain high-quality large-sized metal-ceramic compounds with high electrical strength (breakdown voltage of 15 mm interelectrode gap in air up to 10 kV) and high yield of useful products.
5050
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884439225A SU1606502A1 (en) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | Method of joining corundum ceramics to metal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884439225A SU1606502A1 (en) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | Method of joining corundum ceramics to metal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1606502A1 true SU1606502A1 (en) | 1990-11-15 |
Family
ID=21380795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884439225A SU1606502A1 (en) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | Method of joining corundum ceramics to metal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1606502A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2717446C1 (en) * | 2019-11-25 | 2020-03-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method of soldered connection of alumina ceramic with titanium alloy bt1-0 |
-
1988
- 1988-06-10 SU SU884439225A patent/SU1606502A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Бушков А. А. и др. Исследование взаимодействи керамики с титаносодер- жащими припо ми. - В кн.: Совместимость и адгезионное взаимодействие расплавов с металлами. Киев, 1976, с. 179. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2717446C1 (en) * | 2019-11-25 | 2020-03-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method of soldered connection of alumina ceramic with titanium alloy bt1-0 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2204182C2 (en) | Circuit substrate (alternatives) and its manufacturing process | |
US4611745A (en) | Method for preparing highly heat-conductive substrate and copper wiring sheet usable in the same | |
KR100326778B1 (en) | Ptc thermistor and method for manufacturing the same | |
US6280584B1 (en) | Compliant bond structure for joining ceramic to metal | |
EP0069510B1 (en) | Method of metallizing sintered ceramics materials | |
DE69736144T2 (en) | Part for aluminum nitride substrate material semiconductors and its manufacturing method | |
WO1997042792A1 (en) | Electric heating element and electrostatic chuck using the same | |
SU1606502A1 (en) | Method of joining corundum ceramics to metal | |
RU2490237C2 (en) | Metalised ceramic substrate for electronic power packs and method of ceramics metalisation | |
EP0895284B1 (en) | Process for manufacturing metal-ceramic composite circuit substrates | |
RU2665939C1 (en) | Method of ceramics metallization | |
KR100432583B1 (en) | How to manufacture structural elements that can withstand high thermal loads | |
US6013357A (en) | Power module circuit board and a process for the manufacture thereof | |
JPH09234826A (en) | Metal-ceramic composite base plate and manufacture thereof | |
US4989773A (en) | Method of joining graphite and metallic material with a material comprising titanium, nickel and copper | |
US3180756A (en) | Copper metallizing of alumina ceramics | |
CN117362066A (en) | Ceramic copper-clad substrate and preparation method thereof | |
JPH089108B2 (en) | Joining method | |
JP3454331B2 (en) | Circuit board and method of manufacturing the same | |
Ning et al. | Interface of aluminum/ceramic power substrates manufactured by casting-bonding process | |
RU2022733C1 (en) | Method of soldering of ultrasonic converters from magnetostriction ferrites | |
SU1534094A1 (en) | Method of enhancing the strength of articles of titanium alloys | |
JP2018195784A (en) | Method for manufacturing ceramic circuit board | |
RU2219145C1 (en) | Method for metallic coating of ceramics under soldering | |
US20240055189A1 (en) | Highly reliable multilayer ceramic through-hole capacitor and manufacturing method thereof |