Металлокерамический узел

 

Изобретение относится к вакуумноплотным соединениям металла с керамикой и может быть использовано в электронной, электротехнической и других отраслях промышленности . Для повышения эксплуатационной надежности узла за счет увеличения механической прочности и термостойкости металлокерамический узел включает металлическую цилиндрическую манжету с выступом, перпендикулярным образующей поверхности, и спаянные с выступом по плоскостям, а с манжетой по образующей, керамические изолятор и компенсаторное кольцо. Причем манжета имеет с внутренней стороны плавное утолщеннее 1,2.-2,5 раза на расстоянии от выступа 0,3-0,6 до 1 высоты компенсаторного кольца. Узел из керамики ВК-94-1 и сплава 29 НК, спаянных медным припоем, выдерживает 46-54 термоциклов, по режиму 20-800-20°С, разрушающая нагрузка на растяжение составляет 26-29 кН. 2 ил. 1 табл. СП с

сОюз с011етск1;х

СОЦИЛЛИС1ИЧЕСК 1X

РЕСПУБ!1ИК

1.4)5 С 04 В ".7, 02

ГОСУДАРСТВЕ Н1 tbtl КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТ1;Я11

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О (лЭ с

Cr3

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС1BY (21) 4634714/33 (22) 09.01.89 (46) 07,01.92.баюл.1 ч 1 (71) Научно-исследовательский институт

"Титан" (72) В.К.Ерошев, В.Д,Павлова и Н.Ф.Кубарева (53) 666.3.037(088.8) (56) РубаШЕВ М.А. И др. ТЕрл1ОСтОйкиЕ дизлектрики и их спаи с металлом о новой технике. М.: Энергия, 1980, с.187.

Павлова В,Д, и Ерошвв В.К. Руководство по конструированию и технологии изготовления металllокерамичесKèх соединений, М.: ЦНИИ Электроника, 1973, с. 68. (54) METAJlËOÊÅÐAÌÈ4ÅÑÊÈÉ УЗЕЛ (57) Изобретение относится к вакуумноплотныл1 соединениям металла с керамикой и может быть использовано о электронной, Изобретение относится к оакуумноплотным соединениял1 глеталла с керамикой и может быть использовано о электронной. электротехнической и дру1их отраслях промышленности.

Цель — повышение эксплуатационной надежности узла за счет увеличения механической прочности и тс1-мостойкости.

На фиг.1, 2 представлены варианты и рсдпа гаемой конструкции.

Керамический изолятор 1 изготовлен иэ керамики ВК-94-1, Наружный диаметр изолятора 60 л1м. внутренний 40 мм, высота 10 мм. В качестве компенсаторного кольца 2 использовано кольцо из той же керамики с наружным диаметром 46 мм, внутренним диаметром 30 мм, оысотой 4 мм.

„„50 „„1703631 А1 электротехнической и других отраслях проЛ1ЫШПЕННОСти, Для пОвыШЕния ЭкСппуатационной надежности узла за счет увеличения механической прочности и терл1остойкости металлокерамический узел вклочает металлическую цилиндрическую манжету с выступом, перпендикулярным образующей поверхности, и спаянные с выступом по плоскостям, а с манжетой по образующей, керамические изолятор и комг1енсаторное кольцо. Причем манжета имеет с внутренней стороны плавное утсищение в1,2,-2,5 раза на расстоянии от выступа 0,3-0,6 до 1 высоты компенсаторного кольца. Узел из керам1" ки ВК-94-1 и сплава 29 НК, спаянных медным припоем, выдерживает 46-54 термоциклов. по режиму 20-800-20 С, разрушающая нагрузка на растяжение составляет 26-29 кН. 2 ил. 1 табл.

На торцовую и внутреннюю поверхности изолятора и компенсаторного кольца, предназначенные дпя спа11оа11ия с манжетой, наносил.1металпизационнсе покрытие. состоящее из PQ j t ton:"бдена и 20% спска, вкп1очающего 52,2 % А(рОз b 47,8 / СаО, Вжигание металлизационного покрытия на керамике осуществляли при 1400 С в смеси водорода и азота при обьел1нол соотнJLUellltl1 газов 1:1,5. Точка росы выход щего иэ печи газа плюс 18-25 С, Время н.-хожден 1я при максимальной температуре 20 мин, Механические 1ланжеты 3 изго-ав»1взли из сплава 29НК в форме цилиндра с наружным оыступсм 4, перпендикулярным образующей пооерхност1 анжеты. Толщина манжеты и выступа о зоне спая с иэопяторол1 составляла 0,5 мм и плавно

1703631

Отношение расстояния от выступа до начала утолщения манжеты к высоте компенсаторНОГО кольца

Термостойкость в режиI49

20-800-20 С циклы

Пример

Перепад толщин манжеты (отношение толщины манжеты на выходе иэ спая с компенсаторным кольцом к толщине манжеты в спае с изолято ом

Тип спая

Разрушающая нагрузка при растяжении. кН

Торцовый и внутренний

То же

0,3

0,45

0.6

1,2

2.5

46

54

26

29

Торцовый

Прототип

38, о л>; »1>.алась о 1,2-2,5 разо до 0,6-1,25 мм

»з рос 1оя»лл от вь>стуг>а 1,2-2,4 мм, т.е. на р>остов>III>1 0,3-0,6 оТ о IcoTU ксмпенсатор»ого кольца. Па >ку узлов осущостолялл мед> >,».1 прлпоем марки Моб при температуре 5

1100 С о азот>>о водородной среде при обье>1»о;1 соот>>ошении азота к водороду 8:1.

>1 охуу>1ную плотность узлов после пайки прооер >и на гелиеоом течеискателе ПТИ-7.

За базу для сравнения оыбран металло- 10 керамлческий узел, выполненный в соответствии о прототипом, Габаритные размеры хера>>лческого изолятора и компенсаторного I.onüöà в прототипе соответствовали размера;1 а>ÿëoãè÷íых деталей, используемых 15 о образцах, выполненных по предлагаемому «ao6peTellvlo. Соедлненле манжеты с изолятором и кольцом осущестоляли по торцооым I>oBcpx>locT>II4. Толщина манжеты и выступа в образцах прототипа составляла 20

0,5 мм.

Сравнительные испытания металлокерамических узлов предлагаемой конструкции и конструкции-прототипа проводили при испытании на термостойкость и меха- 25 ническую прочность.

При определении термостойкости узлы помещали в печь, нагретую до 800-830 С, в

> оторой за 10-12 мин они нагревались до

Ь;>О С, затем узлы вь>нимали из печи и ох- 30 лаждали путем обдува вентиляторами до комнатной температуры эа 10-15 мин, после чего проверяли на вакуумную плотность и фиксировали коли >ество термоциклов. выдержлоаемых узло>л без нарушения вакуумной г>лотности, Моханическу>о прочность узлов определяли на разрывной машине УМ-5 при испытании образцов на растяжение, Средние зна ения исследуемых параметров определяли по результатам испытания 6-10 узлов.

Результаты испытаний, представленные в таблице, свидетельствуют о преимуществе узлов предлагаемой конструкции против прототипа по термостойкости в 1,21,4 раза по механической прочности в 2,83,2 раза.

Формула изобретения

Металлокерамический узел, включающий металлическую цилиндрическую манжету с выступой, перпендикулярным образующей поверхности манжеты, и припаянные к выступу по плоскостям керамический изолятор и компенсвторное кольцо, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности узла за счет увеличения механической прочности и термостойкости, изолятор и кольцо дополнительно соединены с манжетой по образующей, причем последняя имеет с внутренней стороны плавное утолщение в 1.2-2,5 раза на расстоянии от выступа 0,3-0,6до1 высоты компеисаторного кольца.

1703631

Составитель С.Кохэн

Техред М.Моргентал Корректор О,Кундрик

Редактор С.Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 37 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5