Керамикой

Припои для пайки металлов с металлами, стеклом и

Требования к припоям:

- температура плавления (t_пл) припоя ниже t_пл спаиваемых металлов не менее чем на 60 ^оС и выше температуры прогрева изделия на откачном посту не менее чем на 100 ^оС;

- отсутствие в составе припоя металлов с высокой упругостью пара (на 1 – 2 порядка ниже разрежения в изделии);

- хорошая жидкотекучесть (затекание припоя в зазоры между спаиваемыми деталями) и высокая смачиваемость к спаиваемым деталям;

- малый температурный интервал кристаллизации (химический состав припоя должен быть эвтектическим или близок к нему);

- обладание требуемыми механической прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью, высокой электропроводностью;

- припой должен содержать минимальное количество газов (не более 0,001 %) и неметаллических соединений органического и неорганического происхождения (тогда при пайке не будет «вскипания» шва).

По значению t_пл припои делятся на мягкие или легкоплавкие (t_пл < 450 ^оС) и твердые или тугоплавкие (t_пл > 450 ^оС), граница определяется температурой прогрева приборов при откачке. Давление паров металлов припоя должно быть меньше 10^{-7 мм рт.ст. (это соответствует скорости испарения ~ 1 мкм за 100 часов) при прогреве прибора до 500 о}С. В состав припоя не должны входить: Ba, Bi, Eu, Cd, K, Ca, Li, Mg, As, Na, Hg, Rb, Pb, Sm, Se, S, Sr, Sb, Ta, Te, P, Cs, Zn. Если температура прогрева прибора выше 700 ^оС, то к указанному списку добавляются: Ga, In, Ag, Mn. Давление пара припоя определяют по закону Рауля (давление пара над раствором равно сумме давлений паров компонентов и занимает среднее положение между давлениями паров чистых компонентов), для реальных сплавов необходимо заменять концентрации компонентов их активностями.

Некоторые примеры мягких припоев: ПОС90 (Sn – 89 – 90 %, Sb – 0,15 %, Cu – 0,08 %, Pb – остальное; КЛТР – 26∙10^{-7 мм рт. ст.;} t_пайки – 280 ^оС); ПОС60 (Sn – 59 – 61 %, Sb – 0,8 %, Cu – 0,1 %, Pb – остальное; КЛТР – 26,2∙10^{-7 мм рт. ст.;} t_пайки – 240 ^оС); ПОС30 (Sn – 29 – 30 %, Sb – 1,5 – 2,0 %, Cu – 0,15 %, Pb – остальное; КЛТР – 26,5∙10^{-7 мм рт. ст.;} t_пайки – 320 ^оС).

Для пайки Al применяется припой: 91 % Sn, 9 % Pb (t_пл = 205 ^оС).

Для пайки применяются флюсы: нейтральные для пайки Fe и латунных цоколей (39 % раствор ZnCl₂ – 14 об. ч.; HCl – 4 об.ч; 15 % раствор NH₃, глицерин дистиллированный – 0,88 об. ч.); бескислотные для пайки латунных цоколей (канифоль, парафин, глицерин); растворы канифоли: а) 15 – 16 % раствор канифоли в этиловом спирте, б) добавка нейтрального флюса (10) к канифольному – при пайке до 300 ^оС.

Некоторые составы тугоплавких припоев приведены ниже. Таблица А3.10.1. Некоторые составы тугоплавких припоев

Марка	Состав, %	tпл,^оС	Спаиваемые металлы
Au	Cu	Sn	Ni	Pd	Mo
ПЗлМОл80	79,8		0,2	-	-	-	851 – 864	Fe – ковар, Ni, Cu, Cu – Fe
ПЗлМН81			-		-	-		Ni, Mo, Cu – Cu
ПЗлМ37			-	-	-	-	990- 1 100	Fe – ковар, Ni, ковар – Ni
ПМН10	-		-		-	-	1 100 –1 140	Fe – ковар, Ni, Mo
ППдНМ41	-	-	-				1 300	Fe – ковар

Обезжиривание и травление деталей перед пайкой. Существуют 4 способа обработки деталей перед пайкой:

- химическое обезжиривание (перед гальваническим покрытием и для деталей, не работающих в вакуумной полости): 1) обработка в растворе ОП-10 (10 г/л) + тринатрийфосфат, (Na₃PO₄ – 20 г/л) – при 50 – 60 ^оС в течение 15 – 30 мин; 2) промывка в проточной воде (60 – 80 ^оС) – 2 – 3 мин; 3) промывка в проточной воде (комнатная температура) – 2 – 3 погружения;

- электролитическое обезжиривание (на постоянном токе): 1) обработка в растворе едкий натр (25 г/л) + сода кальцинированная (25 г/л) + тринатрийфосфат (25 г/л) + жидкое стекло (3 г/л), плотность тока 5 – 10 А/дм², напряжение 12 В, температура раствора 60 – 80 ^оС в течение 10 – 20 мин; 2) и 3) как в предыдущем способе;

- обезжиривание в органических растворителях: 1) промывка в трихлорэтилене при 60 – 80 ^оС, 1 – 2 мин в каждой ванне; 2) промывка в трихлорэтилене (комнатная температура), 2 – 3 мин в каждой ванне; 3) промывка в авиационном бензине (комнатная температура) 1 – 2 мин в каждой ванне;

- обезжиривание ультразвуковым способом – промывка в трихлорэтилене (комнатная температура) не менее 5 мин.

Спаи стекла с металлом. Связь между металлом и стеклом осуществляется за счет растворения окисной пленки металла в соединяемых материалах и образования переходной зоны с плавным изменением концентрации растворенной окиси, т.е. образование спая происходит в результате физико-химических процессов, приводящих к возникновению переходного слоя. Вторая теория – миграция стекла в шероховатости металла.

Требования к металлам: КЛТР (от минус 120 ^оС до температуры плавления стекла) не должен отличаться от КЛТР стекла больше чем на 1∙10^-6 град^-1; образование окисной пленки при температуре спаивания; t_пл больше на 200 ^оС по сравнению со стеклом; должен обладать пластичностью для изготовления лент, проволок и других спаиваемых деталей; способностью свариваться или спаиваться с другими металлами.

Пайка керамики по металлизиции. Металлизацию керамики осуществляют вжиганием на ее поверхность Mo-Mn пасты (80 % Mo + 20 % Mn): 1) металлические порошки замешиваются в пасту на растворе нитроклетчатки в амилацетате (25 % от массы порошка); 2) намазка пасты (кистью или пульверизацией) – толщина покрытия 35 – 45 мкм; 3) вжигание в смеси N₂ – H₂ (3:1) при 1 300 – 1 400 ^оС в зависимости от состава керамики. Механизм химический: Mn, окисленный при нагреве во влажной атмосфере до MnO, вступает в реакцию с керамикой с образованием MnO∙Al₂O₃ (марганцевая шпинель), которая с повышением температуры размягчается, при 1 400 ^оС частицы Mo спекаются друг с другом, а размягченная шпинель соединяет металлизированный слой с керамикой. В качестве припоев применяют ПСр72, ПЗлМН35, ПЗлМ37 и др. В литературе приводится около 1300 составов припоев.

Флюс –паяльная жидкость для пайки выводов ЛЛ со штырьками цоколей: 2 л дистиллированной Н₂О + 200г ZnCl₂ (техн.) + 200 г NH₄Cl; растворить, фильтровать, добавить 20 см³ третичного бутанола, взболтать, добавить аммиак до перехода раствора в желтоватую окраску.

Стеклянные припои (СП) рассмотрены в разделе «Технология стекла и стеклоизделий».

Задания для самостоятельной работы

1. Требования к металлам и сплавам для электровакуумных и разрядных приборов.

2. Перечислить основные свойства вольфрама.

3. Основные технологические процессы изготовления изделий из вольфрама методом порошковой металлургии.

4. Состав оборудования для производства вольфрамовой проволоки.

5. Рассмотреть особенности технологии производства молибденовой проволоки.

6. Состав оборудования для произволства молибденовой проволоки.

7. Свойства никеля, особенности технологии производства изделий из него, области применения.

8. Свойства меди, технология обработки медных деталей, использование в электровакуумной промышленности.

9. Свойства и области использования специальных сплавов с применением никеля и меди.

10. Свойства, технологии и оборудование для изготовления платинитовой проволоки.

11. Свойства, технология получения и области применения алюминия.

12. Основные свойства ртути и ее использование в электровакуумной и электронной технике.

13. Характеристики, способы получения и применения амальгам.

14. Назначение газопоглотителей, требования к ним, методы получения и использования в электровакуумных приборах и источниках света.

15. Требования к припоям для пайки металлов с металлами, стеклом и керамикой.

Дата добавления: 2014-11-25