SU692814A1 - Способ изготовлени слоистых феррит-керамических изделий - Google Patents

Description

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОИСТЫХ ФЕРРИТ-КЕРАМИЧЕСКИХ

(54) ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относитс  к области электродной техники и .предназначено дл  использовани  при производстве твердотелъных монолитн феррит-керамических СВЧ-приборов. В современном электронном приборостроени дл  изготовлени  специальных устройств, работающих в СВЧ-диапазоне на высоком уровне .мощности, примен ютс  волноводные ферритовые приборы с керамическим заполнением. Известны способы изготовлени  многослойных изделий из порошков различного состава состо щие в последовательной засыпке порошков , формовании заготовки Недостатком этих способов  вл етс  недостаточно высока  прочность соединени  слоев из-за напр жений, возникающих при термообработке и вызванных различием деформанионных усадок в сло х. Наиболее близким к предлагаемому изобрёт нию  вл етс  способ, согласно которому засыпают первый порошок в эластичную оболочку и подвергают его холодному изостатическому прессованию, далее вокруг сформованной заготовки в эластичную оболочку засыпают другой порошок и осуществл ют его изостатическое опрессовывание, по завернгении которого полученную двухслойную порошковую загдэтовку подвергают термической обработке (спеканию или гор чему изостатическому прессованию ) дл  получени  составного монолитного издели  с заданными свойствами 2, Однако данный способ изготовлени  многослойных деталей не позвол ет получить составные издели  из различных керамических материалов с прочным диффузионным соединением без искажени  сопр гающихс  поверхностей во врем  термической обработки. Это обусловлено тем, что плотность порош ковых керамических материалов п(Усле холодного прессовани  обычно составл ет 60 75% от теоретической плотности, в результате чего в проце.ссе последующей термической обработки керамической заготовки происходит ее термическа  деформаци  - уплотнение . Так коэффициент термического уплотнени  у различных материалов разный, то при совместной термической обработке нескольких материалор в контактных област х происходи возникновение критаческих деформационных напр жений и искажение геометрии составных элементов , следствием которых может быть ра:зрушение готового издели  в контактных зонах. Изменение заданной геометрии составных элементов многослойного издели , а тем более разрутление материалов в зоне контакта недопустимо. Наличие неконт ролируемого искажени  геометрии составных элементов исключа воспроизводимость электронных твердотельных устройств, а при наличии разрушени  материалов (трещин) в монолитном изделии при его работе-в СВЧ-диапазоне на высоком уровне мощности происходит электропробой. Таким образом, известный способ не обеспечивает изготовлени  качественных многослойных изделий из различных керамических материалов. Целью изобретени   вл етс  снижегше дефор мации при термообработке;и увеличение прочное ти диффузионного соединени  слоев. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе изготовлени  слоистых феррит-керамических изделий, включающем засьшку в форму порощка феррита формование его методом изо статического холодного прессовани  засыпку порошка керамики с последующим изостати- . ческим холодным и гор чим прессованием, после холодного прессовани  порощка феррита подвергают гор чему прессованию до плотности 91-98% от теоретической. и щлифуют до класса 7 7, после чего засыпают керамический порошок . Предварительна  термическа  обработка фер ритовой заготовки обеспечивает достижение плотности Материалов 91% от теоретической плотности, когда открыта  пористость полность ликвидируетс . Это, в свою очередь, позвол ет производить необходимую механическую обработку , в частности шлифовку, дл  достижени  необходимого диффузионного сцеплени . Предварительна  термическа  обработка первой порошковой заготовки позвол ет помимо этого Исключить возникновение критических деформационных напр жений при после дующей совместной термообработке многослой ного издели . Отличительной особенностью пред варительной термической обработки порошковой заготов.ки  вл етс  то, что процесс уплотнени  материала продолжаетс  в течение 5- 10 мин, что составл ет 1/8-1/4 длительности йолного периода уплотнени  при заданной температуре и давлении. Кратковременна  предварительна  термообработка не вли ет на окончательную микроструктуру готового материала (в частности на размер зерна), что  вл етс  важным фактором дл  работы материала. Поспе кратковременной термообработки заготовку подвергают ишифовке с достржением чистоты поверхности V 7 и средаей высоты поверхности профил  Rz 5-7 мкм. Шероховатость поверхности, соответствующа  этому классу чистоты, обеспечивает получение качественного диффузионного соединени  разнородных поликристаллических материалов по прочности, сравнимой с прочностью материалов составных элементов, и средней шириной диффузиошюй зоны 25-43 мкм. Повышение чистоты (уменьшение шероховатости ) контактирующих поверхностей положительных результатов не дает, снижает прочность диффузионного соединени  материалов, так как средн   ширина диффузионной зоны составл ет 8-12 мкм. Снижение класса чистоты указанных поверхностей (увеличение шероховатостей) приводит к увеличению ширины переходной диффузионной зоны между двум  соедин емыми материалами , так как результирующа  средн   ширина диффузионной зоны достигает 160-280 мкм. Ввиду того, что материал переходной области имеет электрические, характеристики, отличающиес  от чистьрс сопр гаемых материалов, то наличие широкой диффузионной зоны вносит неоправданные искажени  в работу электронного устройства. Предлагаемый способ изготовлени  многослойных керамических изделий осуществл етс  в следующей последовательност;и. 1.Холодное изостатическое прессование ферритового порошка, например, состава УзРе4,зА1о,7012 под давлением 4000 кГс/см. 2.Гор чее прессование при 1380°С, давлении 150 кГс/см в течение 10 мин. Средн   скорость нагрева ферритовой заготовки 350 С/ч, средн   скорость охлаждени  . В результате кратковременной термообработки плотность ферритового материала соответствует 92% от теоретической плотности. 3.Механическа  обработка (шлифовка) ферритовой заготовки с достижением класса чистоты поверхности 7 и высотой неровностей RZ 5-7 мкм. A.В случае осесимметричного варианта производ т круглую шлифовку ферритовой заготовки по режиму: . число оборотов шлифовального круга п 1300 об/мин; подача продольна  8 3 м/мин; глубина резани  t 0,05 мм. (Шлифовальный круг марки АПП зерно 63-50, Ф.ЗООХ40) B.В случае плоскостного варианта. производ т roiocKjTo шлифовку ферритовой заготовки по режиму: cooTBeicTBeifflo n .200 об/мин, S 6 М/МИН, t 0,05 MM. (Шлифовальный круг марки АПП зерно 63-5 Ф250х16). 4.Засыпка керамическЬго порошка и его холодаое изостатическое прессование (опрессо ка второго сло  вокруг ферритовой заготовк под давлением 4000 кГс/см. 5.Совместное гор чее прессование составленой феррит-керамической заготовки при 1380°С, давлением 150 кГс/см, в течение 40 мин. Средн   скорость нагрева 350° С/ч, средн   скорость охлаждени  многослойной феррит-керамической заготовки - 300° С/ч. Однако в практике изготовлени  многосло ных керамических изделий, согласно предлага мому способу, возможны следующие комбина ции термической обработки составных матери лов: 1)термическа  обработка первого и всех последующих слоев производитс  при одной и той же температуре. и давлении; 2)термическа  обработка первого и всех последующих слоев производитс  при одной и той же температуре, но давление, прикладываемое дл  уш1отне1ш  каждого последующего сло  может уменьщатьс  (увеличиватьс  3)термическа  обработка первого и всех последующих слоев производитс  при одном и том же давлении, но температура термооб146 работки каждого последующего сло  может быть меньше; 4) термическа  обработка второго сло  может производитьс  при температуре и давлении ниже, чем температура и давление термообработки первого сло , в свою очередь температура и давление термообработки третьего сло  ниже, чем второго и т.д. Перешсленные варианты термообработки расшир ют возможности предлагаемого способа изготовлени  многослойных изделий из различных составных материалов. Известный способ изготовлени  исключает перечисленные возможности, так как позвол ет производить только одаовременную термическую обработку всех слоев издели  в целом. Предлагаемый способ изготовлени  многослойных изделий позвол ет исключить недостатки известного способа - уменьшить термическую деформацию и получить издели  с прочным диффузионным соединением различньтх керамических материалов, отличающихс  как по составу, так и по режиму обработки. В таблице 1 приведены свойства изделий, полученных известнь1м и предлагаемым способом ... Применение многослойных феррит-керамичес-. ких изделий :с СВЧ-приборах вЬ1сокого уровн  мощности позволит увеличить пропускаемые мощности и повысит надежность прибора.

(О

И

 

«.

«3 п

н

U

S

I

О

i|

5

§, I

И 1

го -е9 69281410

Claims (2)

1. Формула изобретени ни  слоев, после холодного прессовани  порошСпособ изготовлени  слоистых феррит-кера-нию до плотности 91-98% от теоретической и

   мически  изделий, включающий засыпку в фор- шлифуют до класса 7, после чего засыпают му порошка феррита, его формование методом 5 керамический порошок, изостатического xoлoднoгd прессовани , засып-Источники информахдаи,

   ку порошка керамики с последующим изостати- прин тые во внимание при зкспертизе ческим холодным и гор чим прессованием,1. Авторское .свидетельство СССР № 407647,

   о т л и.ч а ю щ и и с   тем, что, с цельюкл. В 22 f 3/14, 1971.

   снижени  деформации при термообработке и 10
2. 2. Патент Франции N 2210469,j кл. В 22 F 3/04, увеличени  прочности диффузионного соедине-опз лик. 1974.

   ка феррита его подвергают гор чему прессова