Файл: Соломоник И.Ш. Производство керамических деталей радиоаппаратуры.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 82
Скачиваний: 0
плавня и стеклянных |
прослоек |
керамики. Температуры 750 |
|||
4-850° С |
являются |
оптимальными |
для операций |
вжигания |
|
серебра |
в керамику, |
так как |
они |
обеспечивают |
достаточно |
глубокое проникновение коллоидного раствора в поверхност ные слои керамики и плотное соединение частиц серебра меж ду собой. Нагревать детали выше температуры 850-т-870°С
нельзя. При более высокой температуре |
испаряется коллоид- |
|
|
*) |
|
пгомк |
Вожженныи слой металла |
Sллв§ие |
Лорыкеромини
(ірерритш, сегнетокерамика)
божжептй слой металла
Слой
дишшщм
жтірозьі\iuoSm а
металла
Нврамико со стШощазои (стеатиты, ультращаршор)
Р и с . 3-53
ный раствор, а плавящееся серебро из-за возросшего поверх ностного натяжения начинает собираться в капельки, нару шая тем самым целостность проводящего слоя металла.
Заключительной стадией операции вжигания является мед ленное охлаждение металлизированного изделия со скоростью 8-т-10° 0.1мин, зависящей от конструктивных особенностей детали.
Слой вожженного металла имеет дискретную структуру, поэтому его электропроводность хуже электропроводности сплошного металла. Для улучшения проводящих свойств ме таллизированных структур целесообразно применять опера ции механического уплотнения, например, н а к а т к у . Иногда
идут по пути наращивания толщины слоя металлизации, при бегая к многократному вжиганию или к гальваническому осаждению меди. Слой меди, кроме того, обеспечивает защиту вожженного серебра от растворяющей способности олова при пайке и лужении высокотемпературными оловянно-свинцовы- ми припоями. Последнее обстоятельство следует иметь в виду при создании герметизированных узлов с особо прочными па яными соединениями. Слабую температурную устойчивость керамических деталей со слоями вожженного серебра необ ходимо учитывать и во время проведения сборки и монтажа микромодульных и печатных конструкций радиосхем на ке рамических основаниях—подложках. В этих конструкциях для пайки и лужения рекомендуется применять оловянно-свинцо- вый припой СК-25, в состав которого для предварительного
Стальная лроёомока
бущикншй шаблон
вемжемш слои металла
£^ Керамика.
Р и с . 3-54
насыщения олова вводится небольшое количество серебра. Наличие серебра в припое уменьшает растворяющую способ ность олова, но увеличивает температуру плавления сплава, что крайне нежелательно. В целях снижения температуры плавления до нормальной (250° С) в рецептуру припоя вклю чается кадмий. Примерный весовой состав припоя СК-25: олова — 30%, свинца — 63%, кадмия — 5% и серебра — 2%.
Прочность сцепления вожженного слоя с керамикой ус ловно оценивается по усилиям отрыва торца стальной прово локи диаметром 0,8+1 мм от подпаянной поверхности ме таллизации площадью 7-j-lO мм2 (рис. 3—54). Контрольный участок поверхности детали смачивается спирто-канифольным флюсом и обслуживается припоем ПСр-1,5 или ПСр-2. Очи щенная мелкозернистой бумагой стальная проволока смачи
вается в местах |
будущей пайки раствором хлористого цинка |
и припаивается |
перпендикулярно в центре облуженной по |
верхности. Прогрев производится в течение 5 сек паяльником мощностью 90 вт. Деталь с проволочной петлей укрепляется в зажимах разрывной машины. Плавно увеличивая разрыв ное усилие, добиваемся отрыва торца проволоки от детали,
Измерив площадь разрушенного участка металлизации S и максимальную силу, вызвавшую разрушение Р, находим вре менное сопротивление на разрыв системы «керамика-вожжеп- ный слой»
Р |
кг |
S |
см* |
который условно характеризует механическую стойкость слоя металлизации.
Прочность |
сцепления |
вожженных серебряных |
покрытий |
||
для различных |
классов керамики должна быть не хуже |
||||
30 — 50 кг/см2. |
Практически |
достижимая |
прочность покры |
||
тия— 100 -г 180 |
кг/см2. |
|
|
|
|
Вжигание металла в керамику производится в электри |
|||||
ческих печах камерного |
или |
туннельного |
типа. |
Предпочти- |
Р и с . 3-55
тельнее туннельные печи с конвейерным перемещением ме таллизируемых деталей. Они обеспечивают однородность вжигания и ритмичность производства. Кроме того, с туннельными печами легко совмещаются вентиляционные системы,' создаю щие окислительную среду во всех зонах нагрева деталей.
Различают туннельные печи с горизонтальным и верти кальным перемещением конвейерной ленты. На радиозаво дах СССР чаще всего применяются печи с горизонтальным перемещением транспортирующей ленты, например, печи ти па СЭП-168. Эти печи очень просты в эксплуатации и доступ ны для профилактических осмотров, но занимают много про-
изводственных площадей. На рис. 3-55 приводится схемати
ческое изображение печи, где |
1 — нихромовая |
сетчатая |
лен |
т а — транспортер; 2—-камера |
вжигания; 3 — зона, охлаждае |
||
мая водой; 4 — рабочий канал; 5 — вариатор |
скорости |
дви |
|
жения ленты; 6 — электродвигатель. |
|
|
Камера вжигания выложена огнеупорным материалом так, чтобы верхняя ветвь ленты проходила по узкому продольно му каналу. Вдоль продольного канала на внутренней части кладки размещены электронагревательные элементы. Соеди нение нагревателей в группы обогрева зависит от требуемого распределения температуры вдоль канала. Режим работы системы обогрева контролируется и управляется с помощью
электронной |
аппаратуры. |
При |
|||
мерное распределение температу |
|||||
ры вдоль рабочего канала типо |
|||||
вой |
семиметровой |
туннельной |
|||
печи приведено на графике рис. |
|||||
3—56. |
|
|
|
|
|
Детали |
с нанесенной |
пастой |
|||
устанавливаются на |
жаростойких |
||||
подставках |
в |
определенном по |
|||
рядке. |
Желательно |
исключить |
|||
прикосновение изделий между со |
|||||
бой. Подставки с деталями укладываются |
на |
конвейерную |
|||
ленту печи и снимаются с нее вручную. При вжигании |
мелких |
изделий для лучшего использования печей применяют двухили трехэтажную кладку деталей с подставками.
Туннельные печи с вертикальным конвейером позволяют хорошо использовать высоту производственных помещений,
Труба дм бынода углежтогая
Р и с . 3-57
но их обслуживание |
и особенно ремонт |
затруднительны. |
В случае применения |
печей вертикального |
типа детали с на- |
несенной пастой закладываются в специальные кассеты, а последние уже устанавливаются на площадки транспортиру ющей цепи. Производительность вертикальных печей очень велика. Например, в случае термообработки мелких изделий она достигает 20-f 30 тысяч штук в одну смену.
При отсутствии конвейерных печей, а также в мелкосе рийном производстве применяются камерные печи муфельно го типа. Схематическое изображение такой печи приводится на рис. 3-57. Отверстия в передней и верхней стенках муфель ной печи нужны для притока свежего воздуха и отхода угле кислого газа. Обычно несколько муфельных печей устанав ливают в один вытяжной шкаф с сильной вытяжной вентиля цией. Контролируется температурный режим вжигания с по мощью термопары, сигнал с которой подается на гальвано метр.
б. Х и м и ч е с к и е с п о с о б ы м е т а л л и з а ц и и к е р а м и к и
Химическое осаждение металла не требует дорогого обо рудования. Оно применяется в случаях, когда необходимо ис ключить высокотемпературный нагрев изделий, например, при образовании проводящих электродов на поверхностях пьезокерамических пластин. Слой осаждающегося металла равномерно покрывает изделие во всех местах контактирова
ния раствора' с |
керамикой. |
Толщина |
покрытия |
невелика |
||
(1-^-3 мк), |
однако |
прочность сцепления |
металла |
с керамикой |
||
достигает |
40-І-60 |
кг/см2, что |
вполне достаточно |
для |
проведе |
ния монтажных операций пайки оловянно-свинцовыми при поями типа ПОС-40.
Сущность методов химической металлизации керамичес ких деталей, погруженных в водные растворы соединений металла, сводится к процессам химического восстановления ионов металла ионами других веществ, в результате чего в осадок выпадают металлы, укореняющиеся в поверхностных
порах керамики, |
а |
затем покрывающие изделия равномер |
ным проводящим |
слоем. |
|
Если не принять |
специальных мер, то восстановленные зер |
на молекулярного металла равномерно осядут и на керамиче ских деталях, и на стенках сосуда, образуя на них плохо скрепленные порошковые слои. Это, кроме плохого качества металлизации, вызывает повышенный расход дорогих реак тивов. Поэтому в порах керамических деталей до металлиза ции создаются центры кристаллизации металла, то есть про изводится а к т и в а ц и я к е р а м и к и . Центры кристалли зации должны иметь хорошее сцепление с определенными областями керамических деталей. Направленный рост метал ла вокруг центров кристаллизации способствует повышению
качества и производительности процессов химической метал лизации и сокращает трудоемкость очистки посуды от ее сле дов. Для лучшего сцепления центров кристаллизации с по верхностными слоями керамики желательно иметь развитый микрорельеф поверхности деталей.
Обобщенная схема технологического процесса химической металлизации состоит из операций обезжиривания керамиче ских деталей, операций приготовления металлообразующих растворов, операций активации и металлизации керамики, операций промывки, сушки и контроля качества получивших ся изделий.
Хорошие результаты получаются при химическом никели ровании деталей из ультрафарфора, стеатита и сегнетокерамики.
Химическое никелирование керамических деталей произ
водится при |
температуре 80 |
- f 85° С в |
кислых |
растворах |
||
(рН 4,5-j-5,5) следующего состава: |
|
|
|
|||
Хлористый |
никель |
|
|
|
22 |
г/л |
Гипофосфат кальция |
(или |
натрия) |
. . . .10н-16 г/л |
|||
Уксуснокислый (или |
янтарнокислый) |
натрий |
Ю-т-15 |
г/л |
Металлизируемые детали обезжириваются в органических растворах, после чего промываются в горячей воде (80-г- 90°С) и сушатся. Участки поверхности, подлежащие обязательной металлизации, дополнительно активируются раствором хло ристого палладия (0,5 г на литр воды) в течение 10^-15 сек. Некоторые детали металлизируются в двух растворах. Сна чала наносится покрытие в 1 мк, а затем изделие после промывки переносится в другой раствор, где производится наращивание слоя до требуемой толщины. Определенный ин терес представляет подслой никелевого покрытия для после дующего гальванического осаждения меди и серебра.
При химическом осаждении металла металлизируется вся поверхность детали, погруженная в раствор. Металл, осев ший на участках детали, не подлежащих металлизации, сти рается мелкозернистой абразивной пемзой. После промывки и сушки изделия проверяются на наличие нежелательных за мыканий.
Химическое серебрение находит ограниченное применение, так как оно требует использования взрывоопасных составов.
Серебряные |
покрытия получаются |
путем |
осаждения сереб |
|
ра из аммиачно-щелочных растворов |
азотнокислого |
серебра. |
||
Исходным |
восстанавливающим веществом |
является |
сахар. |
Устойчивость объединенного химического реактива для сереб рения очень мала. Поэтому целесообразно составлять от
дельно основной и вспомогательный |
растворы. |
|
О с н о в н о й |
р а с т в о р . В 100 |
см2, дистиллированной во |
ды растворяется |
5 г азотнокислого |
серебра. В этот раствор |
по каплям добавляется нашатырный спирт до полного про светления жидкости. Затем вливается 10 см3 30%-ного раство ра едкого натра (калия), вследствие чего раствор мутнеет и вы падает бурый осадок. Для растворения осадка и просветле ния раствора вновь добавляется несколько капель нашатыр ного спирта. В окончательном виде раствор приобретает слег
ка бурую окраску. К о л б у |
н е л ь з я э н е р г и ч н о , |
в с т р я |
||||
х и в а т ь , т а к к а к в р а с т в о р е о б р а з у е т с я |
г р е |
|||||
м у ч е е с е р е б р о , |
к о т о р о е |
м о ж е т |
в з о р в а т ь с я . |
|||
Раствор не следует |
долго хранить |
(особенно |
на свету). |
|
||
В о с с т а н о в и т е л ь н ы й |
р а с т в о р . В |
100 |
см3 |
воды |
||
вливается 4 см3 65% |
-ной азотной кислоты. Раствор |
доводится |
до кипения, после чего в него по одному кристаллику вводится 140 г сахарного песку. Растворение песка протекает весьма бурно. Поэтому работу проводят в защитных очках. После охлаждения в раствор добавляется 187 см3 этилового спир та— ректификата. Полученный состав может сохраняться дли тельное время.
Для серебрения керамики применяется составной раствор,
содержащий три части основы и одну часть |
восстановителя. |
в. М е т а л л и з а ц и я к е р а м и к и |
|
н а п р а в л е н н ы м р а с п ы л е н и е м |
м е т а л л а |
Если область плавящегося металла продувать потоком инертного газа (например, азота) в направлении керамиче ских деталей, то на их близлежащих поверхностях образует ся слой металла, состоящий из частиц диаметром 20-f 30 мк. При значительных скоростях (100-^-200 м/сек) частицы ме талла внедряются в поры керамики, образуя относительно устойчивую пленку, электропроводность которой сравнима с электропроводностью исходного металла (хуже в 5-1-10 раз).
Зона плавления обычно создается электрической дугой. В качестве электродов дуги используются проволочки диамет ром 0,8-)- 1,5 мм из распыляемого металла. По мере распы ления проволока подается в зону плавления, обеспечивая не прерывность процесса металлизации. Расстояние от камеры распыления до металлизируемой детали и температура кера мического основания подбираются экспериментально. Чем дальше сопло распыления от поверхности детали, тем равно мернее толщина покрытия, но одновременно увеличивается пористость металлического слоя. Холодная поверхность кера мики препятствует взаимному внедрению соударяющихся частиц металла и, следовательно, ухудшается электропровод ность покрытия. Однако низкая температура керамических деталей способствует быстрому наращиванию слоя металли зации.