Стеклянные припои

СИТАЛЛЫ

Ситаллы – стеклокристаллические материалы, получаемые путем почти полной стимулированной кристаллизации стекол специального состава. Они обладают высокими механическими свойствами (в 10 раз выше прокатного стекла), высокой твердостью и устойчивостью к истиранию, высокой температурой размягчения (до 1 350 ^оС), хорошей термостойкостью (300 – 700 ^оС), низкой плотностью, хорошими электроизоляционными свойствами. От керамики ситаллы отличаются более тонкой и однородной микрокристаллической структурой.

В шихту вводят специальные катализаторы кристаллизации (Cu, Ag, Au, Si, Pt, SiO₂, P₂O₅, Cr₂O₃, ZrO₂, ZnO и др.). Технология изготовления ситаллов отличается тем, что схему производства изделий из стекла (составление шихты, варка стекла, формование изделий, отжиг изделий) дополняют этапом кристаллизации изделий (за формованием или после отжига). Для изделий сложной формы этапы технологии следующие: составление шихты, варка, гранулирование, измельчение в порошок, получение шликера, формование изделий, спекание, кристаллизация.

Ситаллы на основе системы MgO – Al₂O₃ – SiO₂ (9 – 11 % TiO₂ в качестве катализатора) – получается кордиерит, который кристаллизуется при 1 250 – 1 300 ^оС в течение 1 – 16 ч.

Pb-содержащие ситаллы: PbO – ZnO – B₂O₃ – SiO₂ (добавки P₂O₅, BaO, CdO и др.), термообработка в 2 стадии (температура, время): 1) 500 ^оС, 2 ч; 2) 700 ^оС, 1 ч.

Задания для самостоятельной работы

1. Основные отличия ситаллов от стекол и керамик.

2. Технологические процессы изготовления ситаллов.

3. Составы и температурно- временные режимы получения ситаллов.

Требования к стеклянным припоям (СП):

- образование безупречной стеклообразной массы после расплавления всех компонентов шихты и минимальная склонность к расстекловыванию (переходу в кристаллическое состояние);

- температура размягчения (t_разм) и точка трансформации СП для стекол платинитовой группы – 300 – 400 ^оС (для отсутствия размягчения стеклянных деталей), вязкость СП 10⁴ – 10⁵ пз;

- СП должен обладать хорошей текучестью и хорошей смачиваемостью;

- ТКЛР СП и соединяемых материалов должны хорошо согласовываться;

- СП должны активно взаимодействовать с поверхностью соединяемых материалов (образование химических соединений, твердых растворов, ионный обмен);

- СП должны обладать химической стойкостью к атмосфере внутри и снаружи ЭВП и термической устойчивостью в вакуумном объеме.

Составы и свойства СП:

- PbO (от 44 до 93 %, оптимальное 70 – 85 %) – B₂O₃ (остальное до 100 %), t_разм от 440 до 350 ^оС, ТКЛР соответствует стеклу платинитовой группы, составы имеют плохую химическую стойкость;

- BaO (от 40 до 60 %) – В₂О₃ (остальное до 100 %), t_разм от 550 до 610 ^оС, ТКЛР от 50∙10^-7 до 70∙10^-7 град^-1 – близок к стеклу молибденовой группы;

- ZnO (от 55 до 70 %) – В₂О₃ (остальное до 100 %), t_разм от 500 до 580 ^оС, ТКЛР от 50∙10^-7 до 70∙10^-7 град^-1 – близок к стеклу молибденовой группы. Добавки SiO₂, Al₂O₃, Na₂O позволяют изменять (при сохранении химической стойкости) t_разм от 225 до 440 ^оС и ТКЛР от 76∙10^-7 до 100∙10^-7 град^-1.

Изготовление СП: компоненты шихты измельчают, хорошо перемешивают и в течение нескольких часов сплавляют в платиновых тиглях (ввиду высокой химической активности Pb-B стекол); при гомогенизации стекло выливают в холодную воду; измельчают и размалывают в шаровых мельницах с Н₂О с некоторой добавкой NH₃ и LiCl в качестве диспергаторов. Образуется вязкая масса. Можно порошок замешивать в лаке нитроклетчатки на амилацетате.

Применяют СП: для пайки ножек в корпуса (оболочки) приборов; для пайки экранов ЭЛТ, плоских окошек фотоэлементов, припайке окошек из слюды.

Задания для самостоятельной работы

1. Перечислить и объяснить основные требования к стеклянным припоям.

2. Составы и свойства стеклоприпоев.

3. Технология изготовления и применение стеклоприпоев.

Дата добавления: 2014-11-25