Таблица 4 Физические свойства алюмооксидной керамики

керамиках содержатся добавки фазы р-А1203, образующейся в присутствии примесей щелочных или щелочно-земельных оксидов.

Соединение керамических деталей друг с другом или с мет лами может осуществляться несколькими способами:

•через предварительную молибден-марганцевую металлизаци

•с помощью пайки активными металлами;

•посредством пайки стеклообразными припоями и др. Диффузионная сварка керамики с металлами проводится без

расплавления металлической детали при температурах, обеспечивающих сохранение исходных свойств керамических материалов.

Известно, что свариваемые поверхности любых деталей, подлежащих сварке, должны быть обработаны спирто-бензиновой смесью с целью удаления загрязнений.

Для металлов применяется дополнительная зачистка металлическими щетками или наждачной бумагой для удаления, например, следов коррозии. Самая надежная очистка металлических деталей перед сваркой обеспечивается токарной, фрезерной или шлифовальной обработкой (шероховатость поверхности, подлежащей сварке, не хуже Яг = 1,32 мкм).

Для керамики механическая обработка неприемлема, так как после нее на поверхности остается тонкий слой дефектов в виде сетки мелких трещин, которая является причиной низкого качества сварного соединения. Разрушение такого соединения, обла-, дающего низкой прочностью на разрыв, происходит в виде отсло-' ения приваренного к металлической детали трещиноватого слоя от основной массы керамической детали. Поэтому единственным способом подготовки керамики под сварку является ее химичес-

кая очистка, которая сводится к трем основным способам обработки: обезжириванию, удалению механических загрязнений и травлению. Первые два применяют почти всегда, а третий — только при необходимости изменения структуры поверхностного слоя.

Обезжиривание проводят в органических растворителях и растворах солей, щелочей, поверхностно-активных веществ и т. п. Применение того или иного обезжиривающего раствора зависит от степени и состава загрязнения, а также структуры (пористости) керамики. Интенсифицировать процесс очистки можно с применением ультразвуковых ванн. Пористую керамику чаще всего обезжиривают термообработкой в вакууме для удаления загрязнений из пор.

При травлении керамики происходит полирование поверхности и «залечивание» имеющихся дефектов.

Диффузионной сваркой соединяют небольшое количество металлов и сплавов с керамическими материалами. Объяснение этому дано профессором В.А. Бачиным. Им выработаны основные требования [1], предъявляемые к металлическим материалам при создании металлокерамических узлов:

•КЛТР металлической детали должен с достаточной точностью совпадать с КЛТР керамической детали в широком диапазоне температур. Надежность сварного соединения достигается в том случае, если рассогласование КЛТР в диапазоне температур от комнатной до температуры сварки не превышает 10%;

•металлические летали, равно как и промежуточные слои, должны обладать малым пределом текучести, низким модулем упругости и высокими значениями относительного удлинения, что позволяет за счет пластической деформации снизить уровень остаточных напряжений, возникающих в соединении при охлаждении деталей после сварки (в качестве примера можно назвать такие металлы, применяемые в металлокерамических конструкциях, как медь, алюминий, никель, имеющие намного большие значения КЛТР, чем керамика);

•необходимо, чтобы металлы имели хорошие вакуумные свойства: были газонепроницаемыми при минимальных толщинах, характеризовались малым газовыделением и низкой скоростью испарения, а их пары обладали низкой упругостью;

•металлы должны быть технологичными в процессе изготовления узла и стойкими при эксплуатации.

Указанным требованиям в той или иной мере соответствуют сплавы на основе никеля (например, 29НК, 12Х18Н10Т), а также чистые металлы: алюминий, мель, никель, титан, молибден и вольфрам.

Для диффузионного соединения деталей наиболее широко применяются промежуточные слои из меди и алюминия. На поверхности медной детали перед сваркой необходимо создать оксид низшей валентности Си20, который обладает хорошим сцеплением с основой и КЛТР, более низким, чем у меди, но приближающимся к КЛТР керамики.