CS209593B1

CS209593B1 - Vacuum-tight glass recrystallized solder on the basis of the calcium aluminate

Info

Publication number: CS209593B1
Application number: CS403280A
Authority: CS
Inventors: Milan Merunka; Josef Banyr
Original assignee: Milan Merunka; Josef Banyr
Priority date: 1980-06-09
Filing date: 1980-06-09
Publication date: 1981-12-31

Abstract

Vynález se týká skelné rekrystalované pájky na bázi hlinitanu vápenatého pro spájení keramiky nebo kovu s keramikou nebo kovem. Vynález řeší složení pájky. Podstatou vakuové skelné rekrystalované pájky je, že obsahuje 1 až 10 % oxidu boritého, oxidu litného nebo oxidu sodného a 0,1 až 20 % oxidu titaničitého, oxidu fosforečného, oxidu vanadičného, oxidu zirkoničitého, oxidu chromitélio, oxidu molybdenového, netjo oxidu Wolframového a to jednotlivě nebo v kombinaci. Vynálezu může být využito v elektrotechnice, zejména ve světelné technice, vakuové technice a elektrokeramice.The invention relates to glass recrystallized calcium aluminate solders for bonding ceramics or metal with ceramics or metal. The invention solves the solder composition. The essence of vacuum glass recrystallized solder is that it contains 1 to 10% boron oxide, lithium oxide or oxide sodium and 0.1 to 20% titanium dioxide, phosphorus pentoxide, vanadium oxide, zirconium oxide, chromite oxide, molybdenum oxide, netoxide Tungsten and individually or in combination. The invention can be used in electrical engineering especially in lighting technology vacuum technology and electroceramics.

Description

Vynález se týká vakuotěsné skelné rekrystalizované pájky na bázi hlinitanu vápenatéhi pro spájení keramiky nebo k.ovu s keramikou nebo kovem.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a vacuum-resistant glass recrystallized calcium aluminate solder for brazing ceramic or metal with a ceramic or metal.

Je známa řada skelných rekrystalovanýoh pájek, založených na hlinitanech vápenatých s přídavky dalších složek, jako jsou kupř. oxid křemičitý, oxid hořečnatý, oxid berylnatý oxid strfcntnatý, oxid barnátý, fluorid vápenatý, oxid yttritý, nebo oxid kademnatý. Různé poměry hlavních složek oxidu vápenatého a oxidu hlinitého (AlgOjj) a složek přídavných dovolují přípravu skelných rekrystalizovaných pájek s různě vysokou teplotou tání a odstupňovaným koeficientem teplotní délkové roztažnosti. Poměry složek a postup chlazení roztavené pájky ovlivňuji zastoupení jednotlivých krystalických fází v rekrystalované pájce a tím i rovněž odolnost vůči korozi sodíkem, stabilitu pájky a její koeficient teplotní délkové roztažnosti.A number of glass recrystallized solders based on calcium aluminates with the addition of other components such as e.g. silicon dioxide, magnesium oxide, beryllium oxide, strontium oxide, barium oxide, calcium fluoride, yttrium oxide, or cadmium oxide. Different ratios of the major calcium oxide and alumina components (AlgOjj) and the additive components allow the preparation of glass recrystallized solders with different melting points and graded coefficient of thermal expansion. The proportions of the components and the cooling process of the molten solder influence the representation of the individual crystalline phases in the recrystallized solder and thus also the sodium corrosion resistance, the stability of the solder and its coefficient of thermal elongation.

Nevýhoda současného stavu techniky spočívá v tom, že skelné rekrystalizované pájky mají poměrně vysoké pájecí teploty 1 450 až 1 700 °C, což je energeticky značně náročné a způsobuje velké opotřebení pecních agregátů. V mnoha případech je třeba užít složitější chladicí režim. Skelné rekrystalizované pájky s nižší pájecí teplotou snadno přetrvávají ve skelném stavu, z hlediska sodíkové korozní odolnosti a mechanických vlastností je třeba se však výskytu skelné fáze ve spoji vyvarovat. iA disadvantage of the prior art is that the glass recrystallized solders have relatively high soldering temperatures of 1450 to 1700 ° C, which is very energy intensive and causes great wear to the furnace aggregates. In many cases a more complex cooling mode is required. Glass recrystallized solders with a lower soldering temperature readily persist in the glass state, however, due to the sodium corrosion resistance and mechanical properties, the occurrence of the glass phase in the joint should be avoided. and

Nevýhody současného stavu techniky odstraňuje vynález, vakuotěsná skelná rekrystalovaná pájka na bázi hlinitanu vápenatého, jejíž podstatou je, že obsahuje 1 až 10 % oxidu boritého, oxidu lithného, nebo oxidu sodného a 0,1 až 20 % oxidu titaničitého, oxidu fosforečného, oxidu vanadičného, oxidu zirkoničitého, oxidu chromitého, oxidu wolframového nebo oxidu molybdenového a to jednotlivě nebo v kombinaci.Disadvantages of the prior art are eliminated by the invention, a vacuum-sealable recrystallized calcium aluminate solder comprising 1 to 10% boron oxide, lithium oxide or sodium oxide and 0.1 to 20% titanium dioxide, phosphorus pentoxide, vanadium pentoxide , zirconium oxide, chromium oxide, tungsten oxide or molybdenum oxide individually or in combination.

Výhodou vynálezu je snížení pájecí teploty skelných rekrystalovanýoh pájek při zachování vysoké korozní odolnosti vůči sodíku doprovázené zjednodušením či vypuštěním komplikovaného chladícího režimu roztavené pájky. Snížení pájecí teploty je dosaženo vhodným přídavkem oxidu boritého, oxidu lithnéhoi nebo oxidu sodného a nepříznivý vliv zvýšené sklotvornosti soustavy a snížené nukleačni a/nebo krystalizační rychlosti se kompenzuje přídavkem vhodného homogenního nukleačního činidla, představovaného jedním nebo více oxidy ze skupiny: oxid titaničitý, oxid vanadičný, oxid fosforečný, oxid zirkoničitý, oxid chromitý, oxid wolframový a oxid molybdenový.The advantage of the invention is to reduce the soldering temperature of the glass recrystallized solders while maintaining a high corrosion resistance to sodium accompanied by simplification or omission of the complicated cooling mode of the molten solder. The lowering of the brazing temperature is achieved by the appropriate addition of boron oxide, lithium oxide or sodium oxide and the adverse effect of increased glass formation and reduced nucleation and / or crystallization rate is compensated by the addition of a suitable homogeneous nucleating agent consisting of one or more oxides selected from titanium dioxide, vanadium pentoxide. , phosphorus pentoxide, zirconia, chromium oxide, tungsten oxide and molybdenum oxide.

Vynález bude blíže popsán pomoci dvou příkladů, ve kterých je uvedeno možné složeni skelné rekrystalizované pájky dle vynálezu a možný postup chlazení.The invention will be described in more detail by means of two examples, in which a possible composition of the glass recrystallized solder according to the invention and a possible cooling procedure are mentioned.

Příklad 1Example 1

Použití pájky pro vytvoření.spoje mezi niobovou armaturou vysokotlaké sodíkové výbojky a keramickou trubicí z průsvitného korundu.Use of a solder to form a connection between a niobium armature of a high pressure sodium lamp and a ceramic tube of translucent corundum.

Připraví se směs následujícího hmotnostního složení:A mixture of the following weight composition is prepared:

% oxidu hlinitého % oxidu vápenatého % oxidu strontnatého % oxidu boritého 2 % oxidu titaničitého% alumina% calcium oxide% strontium oxide% boron oxide 2% titanium dioxide

Z těchto komponent byla vytavena pájka a vyrobeny pájecí kroužky. Kroužek byl vložen mezi pájené materiály tj. niobovou čepičku a trubici z průsvitného korundu. Celá sestava se v pájecím přípravku složila do vakuové pece. Výpal probíhal ve vysokém vakuu řádově lepším než 1,33.10 Pa. Teplota byla zvyšována až na 1 320 C a po výdrži 2 minuty nastal chladicí cyklus výpalu a to rovnoměrným chlazením 60 °C/min. Po dosažení 840 °C byla pec vypnuta a spoj dále volně chlazen. Po dalších 30 minutách při teplotě pod 100 °C byl vyjmut z pece.Solder was produced from these components and solder rings were made. The ring was inserted between the brazed materials ie the niobium cap and the translucent corundum tube. The entire assembly was folded into a vacuum oven in the solder. The firing took place in a high vacuum of the order of magnitude better than 1.33.10 Pa. The temperature was raised up to 1320 ° C and after a holding time of 2 minutes, the firing cycle was cooled by uniform cooling of 60 ° C / min. After reaching 840 ° C the furnace was switched off and the joint was further freely cooled. After an additional 30 minutes at a temperature below 100 ° C, it was removed from the oven.

Příklad 2Example 2

Použití pájky podle vynálezu pro spoj trubice z průsvitného korundu s keramickou zátkou ze stejného materiálu.Use of a solder according to the invention for the connection of a translucent corundum tube with a ceramic stopper of the same material.

% oxidu hlinitého % oxidu vápenatého % oxidu barnatého % oxidu boritého % oxidu titaničitého% alumina% calcium oxide% barium oxide% boron oxide% titanium dioxide

Byly připraveny kroužky pájky odpovídajících rozměrů stejným způsobem jako v příkladu 1. Výpal probíhal v normální atmosféře v keramickém pájecím přípravku. Teplota v peci se zvyšovala rychlostí 50 °C/min až do teploty tavení pájky 1 360 °C. Po výdrži 3 minut byla teplota v peci snižována rychlostí 80 až 90 °C/min. Po dosažení teploty 800 °C byla.pec vypnuta. Po vychladnutí pece pod 100 °C, v tomto příkladu po 40ti minutách, byla spájená trubice vyjmuta z pece.Solder rings of corresponding dimensions were prepared in the same manner as in Example 1. Firing was carried out in a normal atmosphere in a ceramic solder. The temperature in the furnace was increased at a rate of 50 ° C / min until the melting point of the solder was 1360 ° C. After holding for 3 minutes, the oven temperature was reduced at a rate of 80-90 ° C / min. After reaching a temperature of 800 ° C the spec was switched off. After the furnace had cooled below 100 ° C, in this example after 40 minutes, the brazed tube was removed from the furnace.

Claims

Vacuum glass recrystallized calcium aluminate solder for brazing ceramic or metal with ceramic or metal, characterized in that it contains 1 to 10% boron oxide, lithium oxide or sodium oxide and 0,1 to 20% titanium dioxide, phosphorus pentoxide, vanadium pentoxide, zirconium oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, or tungsten oxide individually or in combination »