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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2259265
METHODE Diffusionsbonden
Name des Antragstellers: Milyavskii Dmitry K. (RU)
Name des Erfinders: Milyavskii DK (RU); AI Koblov (RU)
Der Name des Patentinhabers: Milyavskii Dmitry K. (RU)
Korrespondenzanschrift: 121165, Moskau G-165, P / 15, "PPF-Eustis" pat.pov. L.S.Pilishkinoy, reg. Nummer 895
Startdatum des Patents: 2004.04.01
Die Erfindung kann in den Bereichen Elektronik, Schmuck und anderen technischen Bereichen eingesetzt werden. In der Schweißzone Material angeordnet ist, die sich zwischen den Komponenten, die in es eine exotherme Reaktion liefert. Dieses Material wird durch Füllen Pulver erhalten termoreagiruyuschim hohlen Metallhülle versiegelt. Als termoreagiruyuschego Pulver Pulver aus Komponenten, die die selbstausbreitenden Hochtemperatur-Synthesereaktion (SHS) oder ein Pulver, das ein Gemisch aus Komponenten mit Gallium bereitzustellen, um eine exotherme Reaktion mit einer Diffusionshärten bereitstellt. Die Schweißzone ist in mindestens einer der Schale oder beiden Schalen unterschiedlicher Zusammensetzung gebracht. Implementieren Sie ihre Wärmestrom, indem die exotherme Reaktion zwischen den Mitglieds termoreagiruyuschy Pulverkomponenten zu initiieren. Verdampfte Shell elektrische Explosion einer Metallschicht auf den Oberflächen der Schweißteile zu erzeugen. Schweißteile in Kontakt gebracht werden und führen ihre isothermen Belichtung in Stickstoff unter Druck. Das Verfahren ermöglicht durch eine Verringerung der Obergrenze der Haltetemperatur exotherme Energiekosten und die Verbesserung der Verbindungsqualität zu reduzieren.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Technologie zur permanenten Verbindung mit einer Vakuumdiffusionsbindung durch eine Zwischenschicht und kann in elektronischer, Schmuckindustrie und anderen technischen Gebieten eingesetzt werden.
Diffusionsbonden Verfahren, bei dem eine der Oberflächen bekannt zu schweißenden Sack zylindrische Bohrung durchgeführt und eine Dichtung positioniert Zwischen , durch die Komponenten - Verbindung herzustellen (siehe. SU 1463415, IPC 7 23 K 20/14, 1989). Der Nachteil dieses Verfahrens ist die Komplexität der Perforationen Herstellung und einen hohen Energieverbrauch.
Es ist ein Verfahren zum Diffusionsbonden, bei dem die Pyrolyse zwischen den verschweißten Oberflächen Substanz gepumpt sie Metallschicht gebildet, wonach der Druck aus Belichtungs isothermen getragen wird (vgl. Die SU 1.750.897, IPC 7 23 K 20/16, 30.07.1992).
Das nächste Analogon des vorgeschlagenen Verfahrens kann nach RU 2025241, IPC ein Verfahren zum Diffusionsbonden betrachtet werden 7 23 K 20/16, 30.12.1994, wobei zumindest eine Oberfläche der geschweißten Komponenten Hohlraum arbeiten und füllen es mit Schutzmedium bei der Aktivierung als exotherme Mischung. Hergestellten Schweißteile auf eine Schweißtemperatur bei einer hohen Geschwindigkeit beheizten komprimieren, wird nach isothermer Belichtung und Bildung von Verbindungsdaten durchgeführt abgekühlt. Unter der Einwirkung von Temperatur und Druck, die Verschiebung des Aktivierungsschutzmedium aus dem Hohlraum und dessen Lieferung an die beheizten Flächen geschweißt werden, was zu einer hohen Qualität der Verbindung durch Entfernen von Oxidfilmen und Knittern Mikrorauhigkeit. Jedoch Schutz von Schweißflächen vor Oxidation unzureichend ist, was zu einer schlechten Qualität Schweißen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin , die Energiekosten zu senken und die Qualität der Verbindung durch die obere Grenze der Haltetemperatur - Reduktions exothermen verbessern.
Diese Aufgabe wird aufgrund der Tatsache erreicht , dass in dem Verfahren zum Diffusionsschweißen, umfassend die Platzierung in der Schweißzone Material , das eine exotherme Reaktion zwischen den Bestandteilskomponenten bereitstellt, um die Schweißteile in Kontakt und isotherme Exposition sie unter Druck zu bringen, wobei das Material durch Füllen termoreagiruyuschim Pulverhohl abgedichtet erhaltene eine Metallschale, wobei in der Schweißzone in mindestens eine platziert ist die Schale, Wärme durch Strom Passieren der exothermen Reaktion zwischen dem Element termoreagiruyuschy Pulverkomponenten zu initiieren und dampft elektrischen Explosions Hülle eine Metallschicht auf den Oberflächen der geschweißten Teile und isotherme Exposition zu erhalten, in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt, vorzugsweise Stickstoff.
Das Pulver aus den Komponenten, die die selbstausbreitenden Hochtemperatur-Synthesereaktion (SHS) liefern kann als termoreagiruyuschego so erhaltene Pulver evakuierte Hülle verwendet werden. In diesem Fall wird die Schale aus Permendur-Legierung. Als termoreagiruyuschego Pulver kann mit Gallium, Bereitstellen einer exothermen Reaktion mit einer Diffusionshärten während Gallium zuvor gesättigt mit Stickstoff vor dem Versiegeln der Hülle und Füllen mit Stickstoff, umfassend die Komponenten in der Mischung ein Pulver verwendet werden. In diesem Fall wird die Schale aus Nickel oder einer Nickellegierung hergestellt. In Abhängigkeit von den zusammengefügten Materialien können, mindestens einer Schale aus der gleichen Zusammensetzung oder zumindest zwei Schalen unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet werden, wobei ihre Verdampfung sequenziell durchgeführt.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel termoreagiruyuschih verwendeten Pulver Pulver mit den Komponenten verwenden, die die SHS-Reaktion bereitzustellen. Bekannte technische Lösungen in Bezug Synthese von Materialien (Nitride, Carbide) SHS-Reaktion. Jedoch ist die beanspruchte Lösung in einem Arbeitszyklus der Synthese und Abscheidung der Beschichtung auf der Oberfläche der Teile durchgeführt wird, wenn Strom durch die Schale mit SAF Pulver geleitet wird, wobei Plasmaentladung saubere Oberflächen durchgeführt verschweißen. die Geschwindigkeit der SHS-Reaktion zu kennen ist möglich juvenile Oberflächen zu erhalten, die eine hohe Haftung des abgeschiedenen Materials bereitstellt.
In den Experimenten haltige Pulver Graphit, Wolfram und Aluminium.
Durch die zweite Ausführungsform termoreagiruyuschih Pulver verwendeten Pulver unter Verwendung der Komponenten in der Mischung mit Gallium aufweist, um eine exotherme Reaktion mit einer Diffusionshärten bereitstellt. Es gibt technische Lösungen verwenden termoreagiruyuschih Pulver zur Reparatur von Maschinenteilen, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor Gehäuse. Bekannt und technologischen Verfahren und Arten der Gewinnung dauerhaften Verbindungen unter Verwendung von Diffusionshärten Pasten auf der Basis von Gallium. Gallium bei höheren Temperaturen löst sich ein Metall, Quarzglas, Gase, usw. Ist auch, dass Stickstoff in dem molekularen Zustand eines Schutzgases bekannt und, Gallium Auflösen in atomaren Zustand übergeht und wird sehr aktiv.
Die beanspruchten technischen Lösung termoreagiruyuschie Pulver zusammen mit Gallium, gesättigt mit Stickstoff, durch die exotherme Reaktion von 100% und einer Diffusionshärten erhalten dauerhafte Verbindungsfestigkeit bis zu 50 MPa bereitgestellt. Gallium bei 30 ° C und löst vor allem die Metalle, Oxide usw. In diesem Fall wird nur ein Gallium Katalysators durch Auflösen aller Metalle in der Zusammensetzung termoreagiruyuschy Eingabe synthetisieren ermöglicht gelösten Metallnitriden und nicht in der Synthese teilnehmen. Die Erhöhung der Stärke der Autoren erklären die Verbindungen übersättigten festen Lösungen zu erhalten.
In den Experimenten, die Pulver vorzugsweise aus Aluminium mit einem Überschuß (7-10%) von Kupfer und Nickel. Im Prozess der Diffusionshärten Legierung verwandelt sich in einem Gleichgewichtszustand, und rupturierten Bindungen Aluminium Atom durch Stickstoff ersetzt; bildeten ein Raumgitter von Nitride auf Gallium-Katalysator synthetisiert, die eine hohe Haftfestigkeit bietet.
Die Verwendung von einer oder mehreren Schalen unterschiedlicher Zusammensetzung und Materialteile zu verbindenden verursacht. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die Verbindung als schwer-Metalle und Nichtmetalle in verschiedenen Kombinationen.
Herstellung von Hülsen termoreagiruyuschim Pulver wie folgt.
I - Variante. Verwenden Sie die Mischung SHS reagieren: reines Graphitpulver 60 Gewichtsteile aus reinem Wolframpulver - 40 Gewichtsteile mit dem Zusatz von Aluminiumpulver - 2 Gewichtsteile. Diese Pulver werden in eine Schale aus Permendur geladen und als Rechteckrohr profiliert. Das Gehäuse ist abgedichtet und evakuiert.
Option II. Technische Gallium Ch. 0.96 die bekannte Technologie der zuvor mit Stickstoff gesättigt. nachdem verhindert mit 1 Gewichts: der Mantel aus Nickelpulver wird in einer 1 termoreagiruyuschy Zeichen 19M PT-01 und Gallium-Gehalt gegeben. Das Gehäuse ist an einer Seite verschlossen, durch die bekannte Technologie mit Stickstoff gefüllt, verschlossen und in einen Kühlschrank gestellt.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung Diffusionsschweißen.
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Die Vakuumkammer 1 zwischen dem Arbeitstisch 2 und einem Stempel 3 angeordnet verschweißenden Teile 4 und 5 sind zwischen Hülle 6, die eine Mischung von Pulvern definiert termoreagiruyuschih 7. Das Gehäuse mit der Hochspannungselektrodenhalter 8 verbunden ist Halter in der Stromimpulsgeneratorschaltung 9 enthalten die Heizung 10, angeordnet in der Prozesskammer dient zur isothermen Alterung. Gasversorgungskammer ist in Gasversorgungssystem 11. Ein Beispiel für das Verfahren, das zwei Schalen unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet. Auf dem Stempel und fixiert Desktop geschweißten Teilen, beispielsweise aus Quarz und Molybdän MV4P 12V1 ist, an dem Werkzeughalter Schale termoreagiruyuschimi Pulver fixiert ist, zwischen denen die exotherme Reaktion von zwei Varianten. Die Kammer wurde verschlossen und evakuiert auf einen Druck von etwa 1,33 × 10 -2 Pa. Dann wird die erste Schale (mit CBC Pulver) 10 einen Gleichstrom von einer Stromtransformator vorbei erhitzt 20-25 Sekunden auf eine Temperatur von 1000 ° C und verdampft durch elektrische Explosion, eine elektrische Schaltung 2 UT Pendeln, mit der gespeicherten Energie von 20 kJ. Dann wird eine ähnliche Operation an dem zweiten Gehäuse durchgeführt wird (Komponenten in der Mischung mit Gallium), nur die Hülle, ist die Erwärmungstemperatur 750 ° C |
Nach der Verdampfung der letzten Schicht in der Prozesskammer durch das Stickstoffgas-Zuführungssystem zugeführt und umfassen die Heizung isothermen Halte. Die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs ist nicht beschränkt, aber es sollte die Thermoschock das Werkstück auszuschließen.
Nachdem eine Temperatur von Schweißteilen 200 ° C Ergebnis in ihren Kontaktdruck 5,0 MPa erreicht. Temperaturbereich isothermen Halte nicht bestimmt wird, wie es kann in Abhängigkeit von den Materialien, auf 1000 ° C von 40 ° C verschweißt werden.
Der Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens durch Diffusionsbindungsschicht ist extrem niedrige Temperatur der isothermen Halte (40 ° C) und niedrigem Druck (1,0 MPa).
Die folgenden Beispiele Schweißen unter Verwendung von Membranen mit Pulvern der Lage von Hochtemperatur-Synthesereaktion ausbreitende (SHS) mit verschiedenen Kombinationen von Materialien und Pulverformulierungen der Teile.
BEISPIEL 1
Es ist bekannt, dass nur zwei Abscheidungsverfahren mit Diffusion in dem Substrat sind. Diese Ablagerung von Plasmaherde und elektrische Explosion. Verfahren zur Herstellung eines Träger von Wolframcarbid für die gyro Rotorpole bilden. Legierung Shell 29 KB (Permendur). Pulverzusammensetzung - Wolfram und Kohlenstoff in gleichen Gewichtsanteilen und 2 Gew% Aluminium .. Schalen dieser Zusammensetzung vor der Bildung des Stützlochs des feuerfesten Träger, um 1 mm zu verdampfen dick, mehr diffundierenden Tempern wird durchgeführt, und Schleifen. Der Vorteil liegt in der Tatsache, dass die mögliche Verwendung der Technologie von hoher Temperatur und die Bildung von Sporen Schmiermittelbeschichtungen zu erhalten.
BEISPIEL 2
Legierung Schweißen, beispielsweise BK8 mit STZ, für Hochtemperatur-Schneiden von Materialien, wie beispielsweise Lötmaterialien ausgeschlossen. Die Hülle hat die Zusammensetzung des Pulvers ist die gleiche wie in Beispiel 1. Das Schalenmaterial gezeigt, das eine Temperatur nicht unter dem Schmelzpunkt von Stahl haben sollte. Nach dem Eindampfen Reihenleiter Teile in Kontakt mit der Verformung von bis zu 20% gebracht werden, gefolgt durch Tempern diffundiert. Diffusing Glühen wurde im Vakuum durchgeführt.
Beispiel 3
Mit Shell-Pulver fähig termoreagirovaniyu Diffusion beim Erhitzen und Aushärten, zum Schweißen von feuerfesten Materialien mit komplexen Strukturmaterialien der Struktur, die Erwärmung über 400-500 ° C während ungültig Schweißen (Glaskeramik, Ferrite, Piezokeramik, etc.).
Zusammensetzung Pulver - termoreagiruyuschego Pulver 50% und 50% Gallium (gewichtsbezogen). Nach dem Eindampfen Reihenleiter Proben geschweißt bei einer Temperatur nicht höher als 400 ° C schweißbaren Teile in Kontakt gebracht wird, diffundiert Tempern durchgeführt, gefolgt von nicht mehr als 12 pro Minute ° C mit einer Geschwindigkeit abgekühlt wird. Diffundieren Glühen wurde unter einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt.
Beispiel 4
Durchführen von Schweißmembranen mit einer Zusammensetzung, die SHS-Reaktion und Pulver, und in der Lage termoreagirovaniyu Diffusion Verhärtung.
Sealed Aluminiumnitrid Materialien in den Beispielen aufgeführt 1-2. Schweißen erfolgt unter Vakuum diffundieren Tempern bei einer Temperatur von nicht über 400 ° C unter einer Stickstoffatmosphäre.
Wenn die Proben Schweiß erhitzt auf 400 ° C, eingedampft sukzessiv Pulver Schale Lage ist SHS-Reaktion und termoreagiruyuschimi Pulvern. Details werden in Kontakt gebracht werden, halten isothermen Belichtung und Abkühlung mit einer Geschwindigkeit von 12 ° C pro Minute. In ähnlicher Weise Drahtschweißen von Edelmetallen mit Edel- und Halbedel Kristalle, und immer die erste verdunsten Pulver der Lage, SHS-Reaktion.
FORDERUNGEN
1. Verfahren zum Diffusionsschweißen, die Platzierung in der Schweißzone Material umfaßt, die zwischen den Komponenten zu ihr gehörenden, in Kontakt bringen der geschweißte Komponenten und deren isotherme Exposition unter Druck, dadurch gekennzeichnet, dass als das Material ein Pulver gefüllten hohlen termoreagiruyuschim hermetische Metallhülle eine exotherme Reaktion liefert während in einer Schweißzone in mindestens einer der Schale angeordnet ist, Wärme durch Leiten von Strom um die exotherme Reaktion zwischen dem Element termoreagiruyuschy Pulverkomponenten zu initiieren und dampft elektrischen Explosions Hülle eine Metallschicht auf den Oberflächen der Schweißteile zu erhalten, und isotherme Exposition wird in durchgeführt Inertgas-Atmosphäre.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver termoreagiruyuschego Pulver enthaltend die Komponenten verwendet, die die selbstausbreitenden Hochtemperatur-Synthesereaktion (SHS) bereitzustellen, die Umhüllung evakuiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Hülle aus Permendur-Legierung besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver termoreagiruyuschego Pulver aus den Komponenten in der Mischung mit Gallium verwendet wird, um eine exotherme Reaktion mit einer Diffusionshärten Bereitstellen während Gallium vorher mit Stickstoff gesättigt, bevor die Hülle verschließenden und mit Stickstoff zu füllen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale aus Nickel oder einer Nickellegierung hergestellt ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei mit verschiedenen Zusammensetzungen gefüllt Schalen mit ihren Verdampfungs sequentiell durchgeführt werden.
Druckversion
Erscheinungsdatum 09.12.2006gg
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