Файл: Соломоник И.Ш. Производство керамических деталей радиоаппаратуры.pdf

Направленное распыление металла инертным газом вслед­ ствие высокой производительности процесса может в буду­ щем найти широкое распространение в производстве керами­ ческих радиодеталей. В настоящее время на серийных радио­ заводах металл распыляется в воздушной среде и направля-

Керомимение оснобания, нанизанные на спицы

Злен/пропоуогреб

испарителя

Резинобая трубка - н'§акуумнасосам 1 •герметизатор

Пободок

Р и с . 3-58

ется к деталям струей сжатого воздуха с помощью металлизаторов типа ЭМ-3. Такой режим металлизации не обеспечи­

вает повторяемости свойств слоя покрытия, так как неста­ бильны процессы окисления частиц металла кислородом воз-

духа и неоднозначна структура соприкасающихся окисленных зерен металла. Этим способом можно создавать только слои электростатической экранировки.

В дальнейшем, по мере разработки металлизирующей ап­ паратуры, направленное распыление металла в инертной или вакуумной средах найдет более широкое применение.

В а к у у м н о е р а с п ы л е н и е м е т а л л а встречается при изготовлении непроволочных сопротивлений типа МЛТ и пленочных радиосхем. Испаряемый металл и сплавы метал­ лов в виде пасты наносятся на испарители, подогреваемые электрическим током. Вокруг испарителя или над ним раз­

но осуществлять последовательное наращивание пленок, соз­ давая многослойную структуру радиосхемы на керамическом основании.

На рис. 3-59 представлен участок многослойной пленочной управляемой длинной линии с равномерно распределенными параметрами. Такая линия может найти себе применение в малогабаритной радиотехнической аппаратуре, в которой не­ обходимо предусмотреть плавную регулировку фазовых сдви­

схемы управления устройства, с помощью которых осущест­

На рисунках приняты следующие обозначения:

1, 3, 5 — гальванически связанные слои металлизации, вы­ полняющие роль экранирующих поверхностей и образующие совместно с центральной проводящей полосой 2 равномерно распределенную емкость;

2 — центральная металлизированная полоса, образующая распределенную емкость и индуктивность;

4 — плата-основание из сегНетокерамики; 6 — места гальванической связи поверхностей 1 и 3 с по­

верхностью 5;

S9

гулирующий величину магнитной проницаемости магнитной пленки;

Г л а в а 4

ПРОИЗВОДСТВО ДЕТАЛЕЙ ИЗ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ КЕРАМИКИ

§ 1. Производство металлокерамических деталей

Впервые мысль об экономической целесообразности изго­ товления метал'лических изделий не плавкой, а путем спека­ ния спрессованных металлических порошков была высказана и практически доказана в 1826 г. проф. П. Г. Соболевским совместно с В. В. Любарским на примерах производства пла­ тиновых монет. В течение последующего столетия методы по­ рошковой технологии не нашли широкого признания из-за сложности процессов получения порошкового металла и впол­ не удовлетворительной работы деталей, получаемых из обыч­ ных металлургических материалов.

Положение изменилось во второй половине XX столетия. Необычно жесткие требования к стабильности электротехни­ ческих параметров металлических изделий в сложных усло­ виях эксплуатации, напряженные температурные режимы размерной обработки твердых материалов, высокие требова­ ния к точности формы и чистоте обработки деталей, выпол­ няемых из труднообрабатываемых материалов, и ряд других обстоятельств возобновили интерес ученых и работников про­ мышленности к металлокерамическим изделиям и, следова­ тельно, к п о р о ш к о в о й м е т а л л у р г и и , занимающейся производством изделий из металлических порошков разно­ образного состава.

а. О б л а с т и и с п о л ь з о в а н и я м е т а л л о к е р а м и ч е с к и х и з д е л и й

Порошковая металлургия Советского Союза имеет значи­ тельные успехи в разработке и внедрении теплостойких, из­ носостойких и особотвердых металлокерамических детален. В СССР, впервые в мировой практике, были созданы деше­ вые и очень стойкие металлокерамические коллекторные пластины для электродвигателей с высокими окружными ско­ ростями ротора (до 100 м/сек), с большой плотностью ком­ мутируемых токов и номинальным перегревом коллектора около 300° С. Такой режим работы двигателя приводит к

быстрому износу коллекторных пластин, выполненных из де­ фицитной и дорогой твердокатаной меди марки M l . Исполь­ зование металлокерамических коллекторных пластин, износ которых в 2-4-3 раза меньше износа пластин из цельной ме­ ди, дает годовую экономию меди около 5-4-7 тысяч тонн.

Низкая себестоимость металлокерамических изделий объ­ ясняется достоинствами технологических процессов порошко­ вой металлургии, при которой сокращаются многие производ­ ственные операции размерной обработки и уменьшаются от­ ходы материалов. В таблице 4-1 для иллюстрации этого по­ ложения приводятся сравнительные данные о себестоимости двух партий контактных колец преобразователя по 1000 штук в каждой. Одна партия деталей выполнена методами порош­

Снижение себестоимости металлокерамических контактов может быть достигнуто и путем формования биметалличес­ кой структуры контакта, когда рабочий слой создается из серебра или серебряных сплавов, а нерабочий — из неблаго­ родных, более дешевых металлов (никеля или меди). В двух­ слойных контактах соотношение между рабочим и нерабочим слоем по толщине колеблется от 10:1 до 1:4. Некоторые двухслойные контакты при небольшой стоимости способны выдерживать нагрев до 1000° С без оплавления и приварива­ ния. Контакты типа СОК15М (композиция из 85% серебра и 15% окиси кадмия) способны коммутировать токи до 600 а .

Методами порошковой металлургии могут производиться детали из металлов и сплавов несмешивающихся в расплав­ ленном виде или не образующих твердых растворов (желе­ зо — свинец, вольфрам — медь). Такие композиции могут об­ ладать ценными физико-механическими свойствами, напри­ мер, состав МВ70 (30% Си, 3% Ni, 67% W) обеспечивает устойчивую работу контактов мощных масляных и воздушных выключателей.

Применение износоустойчивых металлокерамических кон­ тактных колец не влечет за собой повышенного износа токосъемных электрощеток, так как металлокерамические изделия

имеют пористую структуру, что способствует улучшению прирабатываемости пары «щетка — кольцо». Прирабатываемость можно увеличить легированием металлокерамики небольшим количеством (1%) графита, что невыполнимо для обычных металлургических материалов.

Электрощетки рекомендуется выполнять также из металлокерамических материалов, устойчивых против вибраций и распыления. Чаще всего они формуются из смеси порошков меди и графита с присадками олова, свинца и др. веществ. Медь и графит определяют электропроводность и механиче­ скую жесткость токосъема, а присадки свинца и олова пре­ дохраняют щетки от хрупкости и распыления. Постоянные магниты, выполненные методами порошковой металлургии, отличаются точностью формы, однородностью структуры, оп­ ределенностью химического состава и малой трудоемкостью производства. Благодаря структурной однородности и ста­ бильности магнитных характеристик во времени, металлокерамические магниты могут с успехом применяться в фокуси­ рующих системах. Если по условиям работы магниты долж­ ны подвергаться большим механическим нагрузкам, то целе­ сообразно воспользоваться мелкозернистыми металлокерамнческими изделиями из сплавов системы Fe — N i — Al — Со типов Алии, Алнико, Магнико. Детали из металлокерамических железо-никель-алюминиевых и железо-никель-алюминий- кобальтовых систем обладают высокой прочностью и не раз­ рушаются при окружных скоростях до 125 м/сек. Оксидные магниты из окислов бария и железа устойчивы против раз­ магничивающего влияния нагрева, ударов и внешних маг­ нитных полей.

Магнитомягкие металлокерамические материалы имеют большую магнитную проницаемость. Но повышенные потери на гистерезис и вихревые токи сужают частотный диапазон применимости этих материалов. Их целесообразно применять в производстве малогабаритных скоростных электродвигате­ лей, в низкочастотной аппаратуре и в устройствах, потреб­ ляющих постоянный ток.

Методами порошковой металлургии можно получать изде­ лия с большой пористостью, достигающей в некоторых специ­ альных случаях 40%, например, при изготовлении металлокерамических фильтровальных дисков, пластинок, цилиндров или конусов. Такие фильтры имеют высокую механическую, термическую и химическую стойкость. С их помощью можно фильтровать жидкости и газы от загрязняющих частиц круп­ ностью 3^-5 мк.

Если металлические детали должны работать в условиях сильного трения, то большой интерес представляют биме­ таллические изделия, в которых на стальную или медную основу напекаются металлокерамические фрикционные слои,