Паяемость неметаллических материалов между собой (графит, керамика, кварц, стекло) и с металлами.

Соединение графита с металлами вызывается экономическими соображениями, а также необходимостью реализации положительных свойств графита. Примерами таких конструкций являются длинномерные нагреватели, тигли и лодочки для плавки металлов, электроды дуговых печей, крупногабаритные аноды ртутных выпрямителей, нагреватели шахтных печей, высокотемпературные теплообменники, тепловыделяющие элементы и др.

Пайку металла со стеклом применяют при создании разного рода вакуумных приборов (гермовводы, смотровые окна и т.п.), при изготовлении ламп накаливания (от миниатюрных до мощных генераторных), в производстве крупных зеркал оптических приборов, для облицовывания внутренней части труб нефтепроводов и т.д.

Расплавленные стёкла хорошо смачивают все металлы при условии наличия на их поверхности адсорбирующего слоя окисла и нагрева до соответствующей температуры. Образование прочного соединения между металлом и стеклом зависит от напряжений в зоне спая, наличия газовых пузырей, процесса электролиза и расстекловывания стекла.

Различные стекла спаивают между собой путем их сжатия в размягченном состоянии, а различные стекла с металлами— путем сжатия размягченной стеклянной детали с раскаленным металлом.

Любой металло-стеклянный электровакуумный при­бор содержит несколько спаев стекло-стекло и стекло-металл. Качество получаемых спаев в значительной сте­пени зависит от правильного подбора спаиваемых материалов как по их КТР, так и по другим физико-хи­мическим свойствам. Неправильный подбор спаиваемых материалов и режимов их обработки приводит к образо­ванию различных дефектов. К основным дефектам спаев следует отнести:

1) тепловые напряжения, обусловленные различием
в КТР спаиваемых материалов;

2) расстекловывание или кристаллизацию стекла;

3) электролиз стекла;

4) газовые пузыри на поверхности спая.

Тепловые напряжения характерны как для спаев стек­ло-стекло, так и для спаев стекло-металл. Причиной воз­никновения тепловых напряжений является не только различие в КТР спаиваемых материалов, но и. неравно­мерный разогрев или остывание спая. Наличие больших тепловых напряжений в спаях приводит к образованию трещин в стекле или к отлипанию спаиваемых материа­лов. Если же тепловые напряжения не превышают меха­нической прочности спая, то они не столь опасны.

Избежать возникновения тепловых напряжений в спа­ях можно только при идеальном совпадении КТР спаи­ваемых материалов. Однако подобрать материалы с идеальным совпадением КТР во всем диапазоне рабочих температур (от комнатной до температуры спаивания) практически не удается. По степени совпадения КТР спаиваемых материалов спаи можно условно разделить на согласованные и несогласованные.

В согласованных спаях КТР спаиваемых материалов равны или мало отличаются во всем диапазоне рабочих температур. Тепловые напряжения в этих спаях невелики и при правильном подборе режима отжига не причиняют вреда изделию.

В несогласованных спаях КТР спаиваемых материа­лов резко различаются. Чтобы предотвратить развитие больших тепловых напряжений в этих спаях, металличе­скую деталь спая конструируют таким образом, что она может свободно деформироваться при деформации стекла.

Основные методы и особенности исследования структуры и свойств паяных соединений.

Дефекты паяных соединений

1. Методы контроля конкретных паяных соединений должны быть указаны в технической документации на изготовление, приемку и эксплуатацию изделий.

2. Для проверки механических свойств образцы паяных соединений подвергают испытаниям на удар по ГОСТ 23046-78, на растяжение по ГОСТ 23047-78 и на изгиб по ГОСТ 24167-80.

3. Технология контроля паяных соединений должна быть установлена технической документацией, разработанной в соответствии с ГОСТ 3.1102-74 и ГОСТ 3.1502-74.

Таблица 2