6. Пайка керамики

Для изготовления многих приборов используют раз­личные виды окисной керамики, которая является изо­ляционным вакуумно-плотным и прочным материалом, способным работать в условиях высоких температур и агрессивных сред. Наиболее широко применяют в элек­тронике керамику на основе окиси алюминия.

Основной трудностью пайки керамики является обе­спечение смачивания ее расплавленными припоями. Применяются два основных процесса пайки керамики: с предварительной металлизацией и без металлизации.

Пайка с предварительной металлиза­цией (многоступенчатая технология). При этом про­цессе на керамику наносят тонкие слои металлов, по ко­торым осуществляют пайку керамики с керамикой или керамики с металлом. В состав паст для металлизации входят порошки молибдена (вольфрама) и добавки марганца, железа, кремния и других элементов.

После нанесения пасты осуществляют ее вжигание в среде влажного водорода. Для улучшения смачивания на этот слой наносят покрытия из никеля, меди, серебра и других металлов. Металлизированную керамику лучше всего паять припоями на основе серебра.

Пайка без металлизации (активная или од­ноступенчатая технология) с использованием припоев, содержащих активные металлы: титан или цирконий. При повышенной температуре активный металл образует с припоем расплав, обладающий высокой реакционной способностью, обеспечивающей смачивание и последую­щее взаимодействие керамики с припоем с образованием прочного и вакуумно-плотного спая. Пайку металлизи­рованной керамики и без металлизации активным ме­тодом лучше проводить в вакууме (10^-3—10^-4 мм рт. ст.) или в среде очищенных нейтральных газов.

Для пайки по активной технологии чаще применяют серебряный припой ПСр72 с титаном или цирконием, вве­денными в припой в виде фольги, проволоки, порошка в количествах 15—25% от массы припоя. Пайка керами­ки с металлами имеет трудности в связи с различием в коэффициентах термического расширения и теплофизических свойств соединяемых материалов, что приводит к появлению внутренних напряжений в паяных соедине­ниях. Следует также учитывать малую пластичность ке­рамики и трудность обработки ее до нужных размеров.

Для уменьшения напряжения в металлокерамических спаях для соединения с керамикой применяют металлы с близкими к керамике коэффициентами термического расширения, такие как молибден, вольфрам, их сплавы; сплав ковар (Сплав на основе железа, содержит 18% Со и 29% Ni. Характеризуется низким коэффициентом теплового расширения, близким к коэффициенту теплового расширения стекла. Температура плавления К. 1450 °C, удельное электрическое сопротивление 0,5мкОм м, температура Кюри 420 °С. Во влажной среде сплав подвержен коррозии, требует защитных покрытий. При впайке в стекло К. образует прочное вакуумно-плотное сцепление, что используется в электровакуумной технике при изготовлении корпусов и токовыводов различных ламп, приборов); для активной технологии используют спла­вы титана или циркония.

При пайке керамики рекомендуется строго соблюдать режимы нагрева и охлаждения во избежание растрески­вания керамики.

ЛИТЕРАТУРА

Казаков Н. Ф. Дуффузионная сварка материалов. — М.: Ма­шиностроение, 1976.

Николаев Г. А., Ольшанский Н. А. Специальные ме­тоды сварки. — М.: Машиностроение, 1975.

Петрунин И. Е. и др. Пайка металлов. — М.: Металлур­гия, 1973.

Справочник по пайке. — М.: Машиностроение, 1975.

Хряпин В. Е., Лакедемонский А. В. Справочник па­яльщика.— М.: Машиностроение, 1974.