Способ изготовления биметаллических электродов мощных электронных приборов

ЗЖ97!

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 04Л.1968 (№ 1207743 26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 02,XI.1971. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 20.1.1972

МПК Н 01j 9/04

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.3.032.22 (088.8) Авторы изобретения

Д. Л. Хаджи, В. А. Карманов, О. И. Павлов, Ю. И. Мельников и В. П. Зайцев

Заявитель

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОДОВ

МОЩНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ

Изобретение относится к электронной промышленности и используется при производстве пролетных труб, ламелей,,коллекторов, анодов, особенно для мощных приборов типа

«О», типа «М», модуляторных ламп, ре нтгеновских трубок.

Известен способ изготовления биметаллических электродов (ламелей) ЭВП, основа нный на диффузионной сварке молибдена с медью.

Для этого молибден соединяют с медью через промежуточный слой никеля, который наносится на поверхность молибдена гальваническим методом. Подготовленную таким образом молибденовую полосу прижимают поверхностью, покрытой никелем, к медной заготовке и производят диффузионную сварку при температуре около 800 С. Однако прочность соединений, полученных этим способом, не обеспечивает надежную работу таких ламелей, так как они не выдерживают термоциклических нагрузок, имеющих место в условиях технологического цикла изготовления приборов (пайка, откачка, динамические испытания) и в процессе работы, Неудовлетворительная прочность соединений при воздействии знакопеременных нагрузок, например при нагревах, объясняется тем, что из-за различия коэффициентов термического расширения молибдена и меди в соединениях, выполненных диффузионной сваркой, возникают напряжения, которые и приводят,к отслаиванию молибдена or меди. Кроме того, между соединяемыми поверхностями имеют место непровары (пустоты), которые также являют5 ся своеобразными концентратарами напряжений.

Для создания такого способа изготовления биметаллических электродов (Мо — Cu, W — Cu, Та — Cu и т. п.) мощных ЭВП, при котором

10 достигается высокая прочность соединения тугоплавких металлов с медью при рабочей температуре 900 — 950 С, а также снижения напряжения на границе между соединяемыми материалами, соединение тугоплавких метал15 лов с медью осуществляют диффузионной пайкой через промежуточные металлы никель . и золото или никель и марганец, которые в виде слоев наносятся на тугоплавкий металл последовательно — сначала никель, затем зо20 лото или марганец. При этом отношение толщины слоя никеля к толщине слоя золота или марганца должно лежать в пределах 0,3 —:0,6, а сум IBpHBII толщина c tIopB долскна оыть от !

5 до 35 л к. Выбор в,качестве .промежуточ25 ных металлов пар Ni — Au H Ni — Мп основан на том, что эти элементы в сочетании с медью образуют тройные системы с непрерывной растворимостью в твердом и жидком состоянии, причем для этих систем характерным яв30 ляется наличие областей, в которых сплавы

319971

Parr

45

60

Корректоры: О. Волкова и Н. Коваленко

Евдонов имеют температуру плавления ниже, чем у меди (от 900 С до 1000 С), что позволяет осуществлять диффузионную пайку без применения специального припоя за счет естественно образующейся жидкой фазы.

В процессе нагрева и выдержки при температуре пайки происходит перераспределение элементов (Ni, Au и Cu:èëè Ni, Мп и Cu) по сечению паяного шва и кристаллизация жид кой фазы при постоянной температуре:пайки. В результате паяный шов представляет собой тройные твердые растворы Ni — Au — Cu или Ni — Mn — Cu, обладающие высокими механическими свойствами. Причем со стороны тугопла вкого металла образуется область, богатая никелем, за счет которого получается прочная металлическая связь молибдена, вольфрама или тантала с металлом шва; со стороны меди — область, богатая медью, что положительно сказывается на прочностных свойствах соединений в целом. Кроме того, благодаря длительной выдержке при температуре пайки температура распоя соединений становится выше 1000 С, а рабочая температура 900 — 950 С. Таким образом, структура шва такова, что физические и механические свойства плавно меняются от тугоплавкого металла к меди, в результате чего градиент конценграции напряжений на фазовых границах, обусловленный различием коэффициентов термического расширения соединяемых металлов, значительно меньше, чем в случае соединения указанных тугоплавких металлов с медью другим известным способом.

На чертеже схематически представлен процесс изготовления биметаллических электродов по предлагаемому способу.

Заготовку 1 из тугоплавкого металла, например вольфрамовую пластину требуемой толщины (0,2 лглг), прижимают поверхностью, покрытой гальваническим способом слоем 2 никеля толщиной 10 мк и слоем 3 золота толщиной 20 мк, к медной заготовке 4 с помощью пуансона из нержавеющей стали б.

Собранный узел помещают:в вакуумную печь, имеющую гидравлическое устройство для создания давления на пуансон, и производят диффузионную пайку. Режим пайки следующий: вакуум 1 10 — — 50 1 — 4 лл рт. ст.; нагрев со скоростью 6 — 10 С в мин.; темпера. тура 980 С вЂ” 1000 С; выдержка при температуре пайки в течение 60 мин; удельное давление на паяемых поверхностях 5 — 7 кг/слР; охлаждение с печью.

При изготовлении электродов небольших размеров, например пролетных труб, тугоплавкий металл, например Мо, W — Re, Та, применяют в виде точеных заготовок определенной формы. Заготовка из тугопла вкого металла прижимается K медной заготовке трубы поверхностью, покрытой промежуточРедактор Е. Гончар Текред Л.

4 ными металлами Ni и Аи или Ni и Мп в последовательности, указанной выше. В этом случае пуансон не применяют, давление при пайке прикладывают непосредственно к заготовке из тугоплавкого металла. Пайку производят по тому же режиму. Окончательные размеры трубы и необходимую толщину слоя тугоплавкого металла получают механической обработкой после пайки заготовок.

10 Биметаллические электроды (Мо — Cu,  — Cu, Та — Cu), изготовленные предлагаемым способом, отличаются высокой прочностью сцепления тугоплавких металлов с медью, надежно работают в условиях знако15 переменных нагрузок и удовлетворительно выдерживают термоциклы и термоудары. Применение таких электродов в ЭВП повышает их надежность и долговечность, а также позволяет увеличить удельные тепловые нагруз20 ки на тепловоспринимающих .поверхностях электродов в 1,5 — 2 раза, Предмет изобретения

Способ изготовления биметаллических элек25 тродо в мощных электронных приборов путем соединения тугоплавких металлов с медью через промежуточные металлы, в число которых входит никель, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности соединения, в

30 качестве промежуточных металлов в паре с никелем применяют элементы, образующие с никелем и медью непрерывные тройные растворы в твердом и жидком состоянии с температурой плавления ниже температуры плав35 ления меди, например золото или марганец, при.отношении толщины слоя никеля к тол..цине золота или марганца, равным 0,3 — 0,6, и суммарной толщине слоев 15 — 35 люк.

Типография, г р, Сапунова, 2

Заказ 3838/12

Изд, № 1522

Тираж 473

Подписное