ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физико-химические основы процесса металлизации из "Металлокерамические вакуумноплотные конструкции " Взаимодействие компонентов пасты с керамикой. Наиболее сложные физико-химические процессы, предшествующие получению металлокерамических спаев по многоступенчатой технологии, протекают при высокотемпературном спекании тугоплавких порошков и активизирующих добавок на поверхности керамических изделий. В ходе высокотемпературной обработки (температура 1 100— 1 700° С) в восстановительной среде, содержащей небольшое количество паров воды (точка росы -1-10—Ь35 С), образуется прочно соединенный с керамикой металлизационный слой, обеспечивающий последующую пайку керамики с металлом. Протекающие при этом процессы различными авторами объясняются либо химическим взаимодействием компонентов пасты с окислами керамики, либо миграцией стеклофазы керамики в металлизационный слой. [c.74] Теория химического взаимодействия. Согласно этой теории в основе процессов, протекающих при металлизации керамики, лежи г химическое взаимодействие компонентов пасты с окислами керамики с образованием промежуточного переходного слоя. В настоящее время имеется целый ряд работ, подтверждающих протекание подобных процессов [Л. 4, 5, 9, 10, 48, 49]. [c.74] Теория химического взаимодействия основывается на том, что спекание пасты происходит в восстановительной среде с достаточно высоким содержанием паров воды, окисляющих некоторые из компонентов металлизационных паст. [c.74] Возможность протекания реакций окисления металлов характеризуется изменением изобарного потенциала AZ° IJI. 50]. [c.74] Если в результате термодинамического расчета оказывается, что давление паров воды при равновесии меньше, чем это имеет место в условиях реально протекающего процесса, то металл будет окисляться, если бо.тьще — то восстанавливаться. [c.75] Потеря веса порошка молибдена во влажном водороде в зависимости от температуры. [c.75] Экспериментальные исследования (Л. 8] по окислению компонентов металлизационных паст показали, что в атмосфере влажного водорода с точкой росы -ЬЗО С при температурах 1 500° С марганец и титан полностью окисляются, при этом была обнаружена возможность образования окиси молибдена. Из данных рис. 4-2 видно, что в интервале температуры 500—800° С наблюдается значительное уменьшение веса молибденового порошка, которое можно объяснить только его окислением и возгонкой. [c.76] Помимо образования алюмо-марганцевой шпинели возможно протекание реакций взаимодействия МпО и с другими окислами. Так, при 1 250° С МпО взаимодействует с ЗЮг, в результате чего образуется роденит МаО Si02, который после 1 550° С разлагается с образованием прозрачного стекла янтарного цвета Л. 48]. Вза -1-модействие МпО с окислами щелочно-земельных металлов приводит к образованию твердых растворов как в системе МпО—СаО, так и в системе МпО—MgO Л. 48]. [c.77] Таким образом, пЬ теории Пинкуса, развитой и уточненной другими исследователями, в основе механизма образования прочной связи металлизационного слоя с керамикой лежат процессы окисления компонентов пасты и взаимодействия возникающих окислов с окислами керамики. В результате этого процесса на границе с керамикой возникает переходный слой, который прочно соединяет частички молибдена с керамикой. [c.77] Теория миграции стекла. В начале 60-х годов появились работы Коула 11 др. Л. 7, 8], которые показали, что наряду с химическими реакциями возможен и другой процесс, приводящий к образованию прочной связи керамики с металлизационным слоем. В основе предложенного Коулем механизма сцепления лежит миграция стеклофазы керамики в металлизационный слой. [c.77] Исследования, проведенные на материале 22ХС с 95%-ным содержанием АЬОз ]Л. 52], также подтвердили существенную роль процессов миграции стеклофазы на прочность сцепления металлизационного слоя с керамикой. [c.78] Исследованиями [Л. 10, 52] было показано, что в тех случаях, когда металлизируется керамический материал, содержащий достаточное количество стеклофазы, в механизме образования связи металлизационного слоя с керамикой участвуют в одинаковой мере процессы химического взаимодействия и миграции стеклофазы. [c.78] При этом на протекание этих процессов существенное влияние оказывают качественный состав стеклофазы и размер кристаллов корунда. В табл. 4-3 дан химический состав керамических матерналов с разным процентным соотношением минерализующих компонентов, но с одинаковым размером кристаллов корунда. Механическая прочность спаев указанных материалов, выполненных по молибден-марганцевой техпологпп, значительно отличается друг от друга (рис. 4-4). Полученные данные объясняются изменением вязкости стеклофазы керамики и скорости ее миграции в металли-зациоцный слой [Л. 10]. [c.79] СаО—AI2O3 силикатных стеклах приводит к снижению их температуры размягчения и снижению вязкости. [c.79] Подобное растворение МпО при молибден-марганцевой технологии металлизации может иметь место при использовании любого керамического материала, так как к моменту размягчения стеклофазы (1 000° С) марганец в среде влажного водорода полностью окисляется до МпО. Степень же понижения вязкости зависит от первоначального состава стеклофазы. [c.79] Если вязкость измененной стеклофазы понижается незначительно, и глубина ее проникновения в металлизационный слой мала, то при охлаждении она создает большой по величине переходный слой, который ввиду малой механической прочности стекла и его малого проникновения в молибден, недостаточно хорошо сцепляет молибденовый слой с кера.микой. [c.79] Более сильное снижение вязкости приводит к интенсивному проникновению модифицированной стеклофазы в молибденовый слой, кристаллизация которой с образованием МпО AI2O3 приводит к возрастанию прочности связи молибденового слоя с керамикой. [c.79] Вернуться к основной статье