Состав для металлизации керамики

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ti 952826.Ф

« „ г

",Г

Г (61) Дополнительное к авт. свил-ву (51)М. Кл. (22) Зал влено 19.08.81 (2! ) 2978771/29 33 с присоединением заявки РЙ

С 04 В 41/14

3Ьеударстееииый каиитет

СССР (28 ) П риоритет ио делаи изебретеиий и открытий

Опубликовано 23.08.82. Бюллетень Ле 31

Дата опубликования описания 23.08.82 (53) УДК 666.056. ,5 (088.8) Г. В. Белинская, Е. П. Смирнова, Н. Г. Березина, H. Ф. Солодкий, Е, С. Горьская, Н. С. Абдрахманова:: и Н. И. Виноградова

/

Всесоюзный научно-исследовательский и проектнотехнологический институт электрокерамики (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СОСТАВ ДЛЯ МЕТАЛЛИЗАЦИИ КЕРАМИКИ

Изобретение относится к составам для металлизации керамики, используемой для получения герметичных соединений с метал- > лом, применяющихся в электротехнической, электронной и других областях промышленности. 5

Известен состав (1) для металлизации керамики, содержащий, вес.%: карбонильного желеэа34,3, окиси никеля 35,4, бората глицерина 20,0, окиси хрома 5,4, окиси молибдена 3,5, фтористого натрия 0,7 и фтористого кальция 0,7.

Однако указанный состав не обеспечивает прочное сцепление покрытия с глазурованной керамикой, при этом предел прочности при разрыве металлизированных этим составом и паяных глазурованных керамических образцов составляет 90 — 110 кг/см .

Известен состав для металлизации, содержащий, вес.%: железо 56 — 64, никель 8 — 13, медь 2 — 7, фритту 23 — 28, причем фритта, имеет

20 следующий состав, вес.%: В20з 36 — 40, йазО 15 — 18, СаО 8 — 12, MgO 4 — 8, Si0q 26 — 28, МорОз 1 — 8. Этот состав имеет прочное сцепление с неглаэурованным фарфором и обес2 печивает герметичность сная керамики.с металлом. Предел прочности при разрыве металлизированных таким составом неглазурованных фарфоровых образцов составляет 180 — 200 кг/ем, спай герметичен (2). Однако при металлизации указанным составом глазурованных керамических образцов получается остеклованное покрытие непригодное к пайке, т. е. не обеспечивается герметичность спаев.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением является состав для металлизации керамики, содержащий Fe,20 — 70 вес.% Ni или NiO, 30 — 70 вес.% Cu, Mn или МпО 8 —12 вес.%, цинкборсиликатное стекло. Вжигание состава производится при 700 — 1100 С в среде азота или аргона (3).

Однако указанный состав с содержанием 8—

12 вес.% стекла не обеспечивает прочного сцепления покрытия с глазурованной керамикой.

Предел прочности при разрыве металлизированных и паяных образцов составляет 70 — 85 кг/см .

Кроме того,. известный состав для металлизации очень чувствителен к газовой среде .при вжиганин.

952826

Таблица 1

Компоненты

Индекс

SiO> А1 0э СаО M90 BaO ZnO В Оэ Щелоч- СоО Сг Оэ . FeqOq ные окислы стекла

0,1

61 182 56

47,1 8,4 8,2 0,6 5,7

7,0 19,0 5,0

0,1

45,0 12,0 5,0 2,9 4,0

С вЂ” 2

5,6 12,3 4,0

0,1

54,8 10,8 5,6 3,0 3,8

С вЂ” 3

Целью изобретения является получение прочного металлизацио щого покрытия на гла- зурованной поверхности керамики, Для достижения указанной цели состав для металлиэации керамики, включающий 5

Fe, Ni или NiO, Cu, Mn или МпО и цинкборосиликатное стекло, дополнительно содержит

CaFq при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Цинкборосиликатное стекло 11 — 18

CaF 0,5-3,5

Fe Остальное

Причем цинкборосиликатное стекло имеет состав, вес.%: О1 45-55

А1 Оз 8 — 12

СаО 4 — 10

М90 0,1 — 3

ВаО 3 — 8

ZnQ 5 — 8.

В2 Оз 12 — 19 25

Щелочные окислы 4 — 8

СаО и/или Сг Оз и/или Fe Оз 0,1-1,5

Предлагаемый состав стекла хорошо согласуется по коэффициенту термического расши- 50 рения с высокоглиноземистой керамикой, например с керамикой УФ вЂ” 46.

Введение в состав для металлизации указанного стекла в сочетании с CaFq и Мп или

МпО обеспечивает получение при вжигании лег35 коплавкой стеклофазы, реагирующей с глазурованной поверхностью керамики. Кроме того, фторид кальция стабилизирует процесс формирования металлиэационного покрытия, в результате чего состав не критичен к темперао

40 туре вжигания вплоть до 1000 С.

Приготовление состава для металлиэации производится по обычной технологии, широко !

Ni или NiO 7-15 10

Си 4 — 10

Мп или Мп0 0,4-2,5

4 принятой в промышленности. Используются и ходные компоненты марки ч, чда или техничес кие материалы.

Стекло приготавливается предварительно путем варки шихты состоящей из взятых в заданном сооотношении исходных материалов.

Варка стекла производится в воздушной среде при 1150 — 1200 C. Сваренное стекло гранулируют в воду, высушивают и затем измельчают в шаровой мельнице в течение 24 ч.

Дозированные в соответствии с рецептом компоненты состава для металлизации хорошо смешивают и добавляют биндер. В качестве биндера используется, например, раствор коллоксилина в изоамилацетате или спиртовый раствор полиамидной смолы. На глазурованную керамическую деталь суспензия наносится любым существующим способом, например намазкой кистью, накаткой роликом, пульверизацией, окунанием, шелкографией и др.

Вжигание состава для металлизации про-. изводится при 850 — 1000 С в среде смеси азота с водородом при их соотношении 3;1.

Соотношение азота к водороду может меняться до 1:3. При вжигании может использоваться формигаз, а также диссоциированный RMMHRKT.

В табл. 1 приведены конкретные примеры составов стекла, используемые при металлизации.

Испытаниям подвергались образцы керамические, паяные свинцовооловянным припоем типа ПОССу — 6 1. Керамические образцы представляют собой полувосмерки, которые паяют попарно по меньшему сечению, В табл, 2 представлены физико — механические свойства металлизационного покрытия, полученного с предлагаемым составом и известным.

Таким образом, предложенный состав для металлизации имеет прочное сцепление с глазурованной керамикой, Он обеспечивает получение герметичного и механически прочного сная керамики с металлом устойчивого к повторной пайке.

: Продолжение табл. 1

952826

Компоненты декс стекла Х А!2.0Э е О

8,0 120 4,4 1,5

8,0

55,0 7,0 4,0 0,1

С вЂ” 4

1,5

8,0 12,0 4,4

55,0 8,0 4,0 0,1 7,0

С вЂ” 5

1,5

5,0 13,0 8,0

51 4 8,0 10,0 0,1 3,0

С вЂ” 6

45,0 12,0 5,0 2,9 4,0 7,0 19,0 5,0 0,05 0,02 0,03

С вЂ” 7

0,6 0,8

5,0 12,0 7,3 0,1

54,0 12,0 4,0 0,1 4,1

С вЂ” 8

Таблица 2

Состав металлизиру. ющего покрытия, вес.%

Предел прочности при разные металлизированных и паяных образцов, кг/см

В исходном После двухкратсостоянии ной перепайки

Пример 1

NO 7

900-950

310

305

Пример 2

Ni 15

900-950

320

310

Си

Мп

0,4 стекло С-2-11

CaF

3,5

66,1

Пример 3

Ni 15

Си 6

МпО 25

100

900-950

315

310

Си 10

МпО 25 стекло С-1-18

CaF 0,5

Fe 62

Температурный интерал вжигания, С

Количество герметичных спаев при давлении

0,5 МПа, %

952826

Продолжение табл. 2

Количество

900-950

Си 10

310

320

100

Мп 04 стекло С вЂ” 4 — 11

СаРг

3,5

Си 4

100

310

900-950

325

0,5

Са Рг

Fe

315

100

900-950

330

МпО 2,5 стекло С вЂ” 6 — 18

1,3

CaF

10

Си

900 †9

2,5

305

100

310

100

Си

325

0,5

310

МпО

900-950

1 00

Состав металлизирующего покрытия, вес.%

В стекло С вЂ” 3 — 11

СаРр 0 5

Fe 65

Пример 4

Ni 7

Fe 68,1

Пример 5

Ni 15

МпО 25 стекло С вЂ” 5 — 18

Пример 6 NiO 15

Fe 59,2

Пример 7 стекло С вЂ” 7 — 11

CaF 0,5

Fe 72

Пример 8

NiO

Температурный интервал вжиФания

0С редел прочности при разные металлизированных и паянных образцов, кг/см2В исходном После двухкратной состоянии перепайки герметичных спаев при давлении

0,5 МПа, %

1О

Продолжение табл. 2

952826 оличество герметичных спаев при давлении

05 МПа, % редел прочности прн разные таллнзированных эа паянных образцов, кг/см 2мпературный интервал вжнгания

ОС

Состав металлизирующего покрытия, вес.%

После двухкратой перепайки исходно состоянии стекло С-8-18

Са Fz 3,5

Fe 59

Пример 9

-Ni

310

900-950

320

0,4 Mn стекло С вЂ” 1 — 12

CaF 2

Fe 686

70 — 95

700-1000

Известный

Состав для металлизации керамики, включающий Fe, Ni или NiO, Cu, Мг» или МпО и цинкборосиликатное стекло, о т л и ч а ю -, шийся тем, что, с целью получения прочного металлизационного покрытия на глазуро35 ванной поверхности керамики, он допдлнительно содержит CaF> при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Ni или Ni0

Си

Мп или МпО

Цинкборосиликатное стекло 11-18

CaF 0,5-3,5

Fe Остальное

Причем цинкборосиликатное стекло имеет следующий состав, вес.%:

7 — 15

4 — 10 40

0,4-2,5

Составитель Г. Белинская

Техред М. Надь, Редактор Н. Джуган

Корректор M. Лемчик

Подписное

Заказ 6197/36 Тираж 641

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретениs

8 1Ог 45-55

А1яОэ 8 — 12

СаО 4 — 10

MgO 0,1-с3

ВаО 3 — 8

ZnO 5 — 8

ВО 12 — 19

Щелочные окислы 4 — 8

СаО и/или Cr Oä.

/ Г,О, 0,1 — 1,5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 101161, кл. С 04 В 37/00, 1952.

2. Авторское свидетельство .СССР N 300892, кл. С 04 В 41/14, 1969.

3. Заявка ФРГ g 2629021, кл. Н 01 С 7/00, опублик. 1978.