Окисление медных промежуточных слоев для получения Cu20 осуществляют по следующей технологии. Их нагревают в вакууме до температуры 950 °С, выдерживают в течение 3. 5 мин и охлаждают. По достижении температуры 300 400 С в камеру напускают воздух. Оксидная пленка, имеющая поверхность розового цвета, в этом случае очень прочная, мелкозернистая и плотная. Если напускать воздух в диапазоне температур 400.500°С. то образуется слоистая пленка оксида фиолетового цвета, легко удаляемая с поверхности меди.

Диффузионная сварка керамики с металлами имеет ряд особенностей, зависящих от физико-химических и механических свойств керамических материалов. В частности, основными параметрами процесса диффузионной сварки являются температура, сварочное давление а также скорости нагрева и охлаждения деталей.

Так как ползучесть большинства керамических материалов начинает проявляться при температурах размягчения (около 1100 "С), то физический контакт на первом этапе формирования соединения происходит вследствие пластической деформации металлической летали. При этом сварочное усилие не должно превышать предела прочности на сжатие керамики.

Характеристики керамических материалов очень чувствительны к скорости изменения температуры как в процессе нагрева, так и при охлаждении по окончании диффузии. Процесс охлаждения является более ответственным этапом, поскольку на формирование соединения оказывают влияние и напряжения, связанные с различием КЛТР металла и керамики. Практика показывает, что нагрев следует осуществлять со скоростью, не превышающей 15 "С/мин, а скорость охлаждения должна составлять 3. 7 "С/мин.

Рис. 4.40. Микрофотография струк- Рис. 4.41. Микрофотография структуры сварного соединения керами- туры соединения керамики ВК-94 ки ВК-94 (/) со сталью (3), полу-(/) с медью (2)

ченного через промежуточный слой меди (2)

На рис. 4.40 н 4.41 представлены микрофотографии структуры соответственно сварного соединения керамики ВК-94 со сталью, полученного через промежуточный слой меди, и соединения ке-р мики с мелью. Исходная толщина меди 0,5 мм, посте сварки — 0,35 мм. При измерениях микротвердости получены следующие результаты: керамика — 1647 НУ, сталь — 187 РТУ, медь — 51 НУ. Поэлементный анализ зоны соединения (рис. 4.42) показывает, каков характер диффузионного обмена между материалами. Наиболее интенсивно происходит диффузия меди в керамику (глубина ее проникновения составляет около 15 мкм). Алюминий диффундирует в медь на глубину около 8 мкм.

При механических испытаниях сварных соединений установлено, что сварной шов по прочности превосходит керамику. В условиях эксплуатации такие соединения выдерживают термоциклирование в диапазоне температур -60.+125 "С в течение 1 ч при числе циклов свыше 50. Они устойчивы к воздействию вибрации и радиации.

Диффузионная сварка керамик на основе нитридов и к ар б ид о в. Общепринятый подход к сварке керамик, содержащих 94.-99% А1203 или 5Ю2, неприемлем для соединения керамик на основе нитрида алюминия или карбида кремния, на поверхности которых содержится незначительное количество оксидов, а после механической обработки поверхностей, подлежащих сварке, эти оксиды практически отсутствуют.

Для создания на поверхности керамики слоя оксидов вводят дополнительную операцию — окисление на воздухе при темпера-

100,

Рис. 4.42. Распределение элементов по зоне сварного соединения керамика ВК-94—медь—сталь