Способ получения неразъемных соединений феррита с металлом

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ФЕРРИТА С МЕТАЛЛОМ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Непокойчицкий Анатолий Григорьевич Игнатов Борис Иванович Францкевич Константин Викторович Асташенко Сергей Георгиевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) Способ получения неразъемного соединения феррита с металлом, включающий металлизацию феррита и пайку припоем, отличающийся тем, что осуществляют металлизацию феррита электрохимическим восстановлением металла из оксидов феррита и проводят радиационную пайку припоем состава, мас.олово 5255 сурьма 0,81,0 свинец остальное. Изобретение относится к технологии получения прецизионных металлоферритовых узлов в приборостроении, электронной, радио- и электротехнической промышленности. Известен способ подготовки керамики под пайку, при котором производят вжигание в поверхностный слой соединяемых керамических деталей специальной пасты 1. Недостатком этого способа является значительный нагрев деталей (до 1173 К), что недопустимо для некоторых марок ферритов. Также известен способ подготовки феррита под пайку и сварку 2. В нем предлагается перед пайкой ферритовых деталей производить предварительную металлизацию поверхности соединяемых деталей плазменным разрядом в защитно-восстановительной среде. Недостатком этого способа является использование достаточно сложного вакуумного оборудования и установок для создания СВЧ-разряда. Ближайшим техническим решением к предлагаемому (прототип) является способ изготовления неразъемных соединений феррита с металлом путем предварительной металлизации феррита термовакуумным напылением и последующей пайкой 3. Этот способ 12042 1 2009.06.30 требует использования в качестве напыляемого материала и припоя сплавов, содержащих драгоценные металлы (серебро и палладий), что существенно повышает себестоимость. Также следует отметить необходимость проводить процесс при достаточно высокой температуре (840-900 К), что может привести к временным и необратимым деформациям деталей в сборке приборов вследствие наследственности и диссипативности материала,временным и необратимым изменениям магнитной и электрической проводимости. Задачей изобретения является повышение качества ферритовых изделий путем повышения прочности соединений ферритов с металлами и упрощение процесса изготовления. Сущность предлагаемого изобретения состоит в соединении никель-цинковых и марганец-цинковых ферритов с металлами путем металлизации феррита электрохимическим восстановлением металла из оксидов феррита и радиационной пайке припоем состава,мас.олово 52-55, сурьма 0,8-1,0, свинец - остальное. Указанные содержания олова, свинца и сурьмы образуют достаточно легкоплавкий сплав с температурой плавления около 473 К, что ниже точек Кюри используемых ферритов. При снижении содержания олова менее 52 повышается температура плавления припоя выше требуемого значения. При повышении содержания олова более 55 не достигаются требуемые механические параметры соединения. Сурьма в таком количественном составе обеспечивает уменьшение окисления припоя в жидком состоянии, улучшение внешнего вида и увеличение теплостойкости до 375 К. Отличительная особенность предлагаемого способа состоит в том, что формирование неразъемных соединений производится практически без заметного прогрева деталей и каких-либо их деформаций, иными словами без аккумуляции тепловых и силовых напряжений. Это существенно повышает точность и стабильность соединений. Полученный таким способом спай обеспечивает прочное соединение, исключающее смещение деталей узла после температурных и механических воздействий и сохранность исходных свойств материалов. Данный метод исключает из конструкции неразъемного соединения феррит-металл эффект конструкционного гистерезиса, устраняет способность конструкции к аккумулированию загрязнений, что исключает гажение в вакуумных приборах. Уменьшает также проявление упругих несовершенств материалов и тем самым снижает искажение геометрии и формы в сборке узла феррит-металл. Способ пайки с использованием металлизации ферритов путем восстановления оксидов металлов, входящих в состав феррита, дает прочность соединения, близкую к прочности феррита при растяжении. Это достигается благодаря тому, что восстановленный металл, кроме как по поверхности, распределяется и по границам зерен феррита в виде металлических дендритов, что обеспечивает высокую адгезию поверхностного металлического слоя к основе. Кроме того, низкотемпературные припои обеспечивают пайку с малым временем релаксаций напряжений, что способствует хорошей приспособляемости паяных соединений к различным условиям работы, и низким внутренним напряжением. При производстве прецизионных приборов широко используются титановые детали в паре с ферритом. В связи с этим нами проведены испытания качества их соединения. Пример 1. Создано неразъемное соединение ферритовой детали марки М 1500 НМ резонансного электрического контура с титановой обоймой. Поверхностная металлизация феррита осуществлялась электрохимическим методом при температуре 308 К в водном растворе солей состава, мас.3 - 12, 23 - 5. Пайка производилась припоем состава, мас.олово - 53, сурьма - 1, свинец - остальное при температуре 473 К. Прочность соединения 290-400 кг/см 2. Снижение механической прочности после 10 термоциклов в интервале температур 303-473-303 К не наблюдалось. Пример 2. Проведено испытание качества соединения ферритового сердечника с плоской титановой деталью. Использовался припой состава, мас.олово - 55, сурьма - 1,свинец - остальное. Предварительную металлизацию феррита осуществляли электрохими 2 12042 1 2009.06.30 ческим методом при температуре 308 К в водном растворе солей состава, мас.3- 12, 23 - 5. Известно, что изменение магнитной проницаемости сердечника пропорционально изменению индуктивности катушки. Эта зависимость использовалась для оценки влияния металлизации и пайки сердечника на его магнитные свойства. Измерения производились на приборе ИАФ-3. Полученные данные не установили изменение магнитных свойств образцов после металлизации и пайки. Прочность паяного соединения на срез больше прочности самого феррита на растяжение и составляет 20-30 МПа. Результаты измерения ползучести после механических и температурных воздействий показали изменение высоты сборки, равное 3,2 мкм, наименьшее - 0,7 мкм. Максимальная погрешность метода измерений - 3,54 мкм. Таким образом, изменение размера высоты сборки находится в пределах ошибки измерений. Следовательно, можно утверждать, что предложенная технология по формированию ферритометаллических узлов удовлетворяет требованиям прецизионного приборостроения. Источники информации 1. Справочник по пайке / Под ред. С.Н. Лоцманова и др.- М. Машиностроение, 1975. 2. А.с. СССР, 764886, МПК В 23 К 1/20, 1980. 3. Патент РФ, 2035439, МПК С 04 В 37/02, 1995. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3