Пайка керамик TiO₂ и HfO₂

Опробованы для пайки керамик TiO₂ и HfO₂ стандартные припои серебро—медь—титан и медь—олово—свинец—титан. Для HfO₂ получены достаточно высокие значения прочности. Для TiO₂ прочных соединений получить не удалось. Потому опробованы припои, содержащие в качестве активных добавок ванадий и ниобий, с их...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2012
Main Author:	Дуров, А.В.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України 2012
Series:	Адгезия расплавов и пайка материалов
Subjects:	Пайка. Адгезионные покрытия. Адгезионные явления в технологических процессах получения материалов
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115874
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Пайка керамик TiO₂ и HfO₂ / А.В. Дуров // Адгезия расплавов и пайка материалов. — 2012. — Вып 45. — С. 104-109. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-115874
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1158742025-02-09T10:00:10Z Пайка керамик TiO₂ и HfO₂ Brazing of ceramic’s TiO₂ and HfO₂ Дуров, А.В. Пайка. Адгезионные покрытия. Адгезионные явления в технологических процессах получения материалов Опробованы для пайки керамик TiO₂ и HfO₂ стандартные припои серебро—медь—титан и медь—олово—свинец—титан. Для HfO₂ получены достаточно высокие значения прочности. Для TiO₂ прочных соединений получить не удалось. Потому опробованы припои, содержащие в качестве активных добавок ванадий и ниобий, с их помощью получены относительно прочные соединения керамики TiO₂. Вивчено можливість паяння керамік TiO₂ та HfO₂. Для HfO₂ можна використовувати стандартні припої Ag—Cu—Ti та Cu—Sn—Pb—Ti. Для TiO₂ перспективними є припої, що містять ванадій або ніобій. Standard silver—copper—titanium and copper—tin—led—titanium fillers were tested for brazing of ceramic TiO₂ and HfO₂. For HfO₂ high enough strength values were obtained. For TiO₂ strong joint was not obtained so fillers contains the vanadium and the niobium as active additions was tested, relatively strong joints of ceramic TiO₂— were obtained. 2012 Article Пайка керамик TiO₂ и HfO₂ / А.В. Дуров // Адгезия расплавов и пайка материалов. — 2012. — Вып 45. — С. 104-109. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0136-1732 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115874 621.791.3 ru Адгезия расплавов и пайка материалов application/pdf Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Пайка. Адгезионные покрытия. Адгезионные явления в технологических процессах получения материалов Пайка. Адгезионные покрытия. Адгезионные явления в технологических процессах получения материалов
spellingShingle	Пайка. Адгезионные покрытия. Адгезионные явления в технологических процессах получения материалов Пайка. Адгезионные покрытия. Адгезионные явления в технологических процессах получения материалов Дуров, А.В. Пайка керамик TiO₂ и HfO₂ Адгезия расплавов и пайка материалов
description	Опробованы для пайки керамик TiO₂ и HfO₂ стандартные припои серебро—медь—титан и медь—олово—свинец—титан. Для HfO₂ получены достаточно высокие значения прочности. Для TiO₂ прочных соединений получить не удалось. Потому опробованы припои, содержащие в качестве активных добавок ванадий и ниобий, с их помощью получены относительно прочные соединения керамики TiO₂.
format	Article
author	Дуров, А.В.
author_facet	Дуров, А.В.
author_sort	Дуров, А.В.
title	Пайка керамик TiO₂ и HfO₂
title_short	Пайка керамик TiO₂ и HfO₂
title_full	Пайка керамик TiO₂ и HfO₂
title_fullStr	Пайка керамик TiO₂ и HfO₂
title_full_unstemmed	Пайка керамик TiO₂ и HfO₂
title_sort	пайка керамик tio₂ и hfo₂
publisher	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
publishDate	2012
topic_facet	Пайка. Адгезионные покрытия. Адгезионные явления в технологических процессах получения материалов
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/115874
citation_txt	Пайка керамик TiO₂ и HfO₂ / А.В. Дуров // Адгезия расплавов и пайка материалов. — 2012. — Вып 45. — С. 104-109. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
series	Адгезия расплавов и пайка материалов
work_keys_str_mv	AT durovav pajkakeramiktio2ihfo2 AT durovav brazingofceramicstio2andhfo2
first_indexed	2025-11-25T14:27:36Z
last_indexed	2025-11-25T14:27:36Z
_version_	1849772851147571200
fulltext	ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2012. Вып. 45 104 УДК 621.791.3 А. В. Дуров* ПАЙКА КЕРАМИК TiO2 И HfO2 Опробованы для пайки керамик TiO2 и HfO2 стандартные припои серебро—медь—титан и медь—олово—свинец—титан. Для HfO2 получены достаточно высокие значения прочности. Для TiO2 прочных соединений получить не удалось. Потому опробованы припои, содержащие в качестве активных добавок ванадий и ниобий, с их помощью получены относительно прочные соединения керамики TiO2. Ключевые слова: пайка, смачивание, диоксид титана, диоксид гафния. Введение Материалы на основе оксидов титана и гафния находят применение в технике. Важной технической задачей является получение неразъемных соединений керамических материалов. Одним из самых эффективных методов решения этой проблемы является пайка специальными адгезионно-активными металлическими припоями [1]. Для хорошего смачивания керамики в качестве припоев используют сплавы, содержащие элементы с высоким сродством к кислороду, чаще всего титан. В этом случае высокая адгезия обеспечивается реакцией на границе и образованием переходных слоев из продуктов реакции. Однако взаимодействие может быть слишком интенсивным, что приведет к образованию развитых, рыхлых переходных слоев и ухудшению свойств паяного соединения. В частности, в работе [2] обнаружено, что при смачивании рутила расплавом серебро—медь—титан происходит восстановление TiO2 до низших оксидов титана. В то же время в работе [3] при смачивании керамики HfO2 сплавами системы серебро—медь— титан подобного интенсивного взаимодействия не обнаружено. Потому была поставлена цель — исследовать возможность пайки керамик TiO2 и HfO2 стандартными припоями и при необходимости разработать специальную методику пайки. Материалы и методы исследований В работе использовали керамику на основе HfO2, стабилизированного 3% (ат.) Y2O3, в виде дисков диаметром 12 мм и толщиной 4 мм и стержней размерами 5×4 мм, керамику TiO2 в виде дисков диаметром 10 мм и толщиной 6 мм и стержней 5×6 мм, стандартные припои Ag— Cu—Ti и Cu—Sn—Pb—Ti в виде смесей порошков соответствующих металлов, а также медь, никель, ванадий и ниобий высокой чистоты, жаростойкую сталь в виде дисков диаметром 15 мм. Для опытов по смачиванию поверхность керамических дисков полировали алмазной пастой дисперсностью 0,7—0,3 мкм. Для получения паяных соединений * А. В. Дуров — кандидат химических наук, старший научный сотрудник, Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, г. Киев.  А. В. Дуров, 2012 ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2012. Вып. 45 105 из керамических стержней вырезали образцы длиной по 8 мм, которые паяли к дискам. Опыты по смачиванию проводили в вакууме методом лежащей капли. Пайку осуществляли в вакууме с использованием вольфрамовых грузов. Полученные образцы исследовали на сдвиг. Результаты и их обсуждение Для припоя серебро—медь—титан данные о смачивании TiO2 известны из работы [2], о смачивании HfO2 — из работы [3], краевые углы смачивания составляют 31 и 33° соответственно. Проведены опыты по смачиванию исследуемых материалов припоем Cu—Sn—Pb—Ti. Для TiO2 краевой угол смачивания составил 27º, для HfO2 — 30º, этого достаточно для пай- ки [1]. Однако следует отметить, что застывшие капли припоя легко ска- лывались с поверхности керамики TiO2, по всей вероятности, вследствие образования рыхлого переходного слоя на границе раздела фаз. Были изготовлены паяные соединения керамики с керамикой и керамики со сталью. Однако для TiO2 прочность спаев была очень низкой, образцы разрушались в руках вследствие слишком интенсивного взаимодействия припоя с TiO2 и образования рыхлых промежуточных слоев на межфазных границах. Результаты измерений прочности при сдвиге для керамики HfO2 представлены в табл. 1, на рис. 1 — графики Вейбулла для прочности при сдвиге. Таким образом, для HfO2 получены достаточно высокие значения прочности, если сравнивать с результатами использования тех же припоев для других материалов [1]. Разрушение происходило главным образом по керамике, для самых прочных образцов — частично по керамике, частично по плоскости контакта керамики с припоем. Поскольку стандартные припои непригодны для пайки TiO2 и чтобы избежать образования рыхлых переходных слоев, были опробованы другие добавки, менее активные, чем титан—ванадий и ниобий. В качестве основ для припоя использованы никель, а также сплав Cu—20Ni. Присутствие никеля в меди повышало растворимость в ней Т а б л и ц а 1. Прочность при сдвиге паяных соединений керамики HfO 2, полученных с помощью стандартных припоев T a b l e 1. Shear strength of ceramic’s HfO2 brazing joints obtained by standard fillers Прочность, МПа Схема соединения минимальная максимальная средняя HfO2/Ag—Cu—Ti/HfO2 282 301 293 HfO2/Ag—Cu—Ti/сталь 124 159 142 HfO2/Cu—Sn—Ti/HfO2 281 336 310 HfO2/Cu—Sn—Ti/сталь 115 202 148 ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2012. Вып. 45 106 Прочность σ, МПа 350300250200150100 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 4,6 4,8 5 5,2 5,4 5,6 5,8 6 ln σ ln (l n (1 / (1 - P )) ) HfO₂/Ag-Cu-Ti/HfO₂ HfO₂/Ag-Cu-Ti/Сталь HfO₂/Cu-Sn-Ti/HfO₂ HfO₂/Cu-Sn-Ti/Сталь Рис. 1. Графики Вейбулла для прочности при сдвиге соединений керамики HfO2, паянных стандартными припоями Fig. 1. Weibull plots for shear strength of ceramic HfO2 joints, brazed by standard fillers ванадия и ниобия. Проведены опыты по смачиванию керамики TiO2 расплавами Ni—V и Ni—Nb при температуре 1450 ºС и расплавами Cu— Ni—V и Cu—Ni—Nb — при температуре 1200 °С. Результаты представлены на рис. 2. 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 60 Концентрация активного компонента, ат. % θ , ° Ni-V Ni-Nb 60 70 80 90 100 110 120 130 140 0 5 10 15 20 25 Концентрация активного компонента, ат. % θ , ° (Cu-20Ni)-V (Cu-20Ni)-Nb а б Рис. 2. Смачивание керамики TiO2 сплавами систем Ni—V и Ni—Nb при 1450 °С (а) и сплавами систем Cu—Ni—V и Cu—Ni—Nb при 1200 °С (б) Fig. 2. Wetting of ceramic TiO2 by alloys of Ni—V and Ni—Nb systems at 1450 °С (а) and of Cu—Ni—V and Cu—Ni—Nb systems at 1200 ºC (б) Как видно на представленных графиках, было достигнуто достаточное для пайки смачивание керамики TiO2 [1], хотя для лучшего заполнения паяльного зазора желательны меньшие краевые углы. Потому были ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2012. Вып. 45 107 изготовлены паяные соединения керамики TiO2 с собой, в качестве припоев применяли сплавы Ni—50V, Ni—40, 5Nb (температура 1450 °С), а также сплавы (Cu—20Ni)—15V, (Cu—20Ni)—15Nb (температура 1200 °С). Также опробован контактно-реактивный метод пайки, когда между заготовками из керамики и ниобия располагали пластинку никеля толщиной 0,2 мм, сборку нагревали до 1400 °С в вакууме, образовывалась никель-ниобиевая эвтектика, которая смачивала керамику и обеспечивала адгезию. На рис. 3 представлены фотографии образцов соединений TiO2- керамики с собой и с ниобием, полученные с помощью припоя никель- ниобий. a б Рис. 4. Соединения TiO2-керамики, изготовленные по схемам TiO2/Ni—Nb/Nb (а) и TiO2/Ni—40.5Nb/TiO2 (б) Fig. 4. Joints of TiO2-ceramic fabricated by TiO2/Ni—Nb/Nb (а) и TiO2/Ni—40.5Nb/TiO2 (б) schemes Полученные паяные соединения испытывали на сдвиг, результаты представлены в табл. 2. Т а б л и ц а 2. Прочность при сдвиге паяных соединений керамики TiO 2, полученных с помощью припоев Ni—50V, Ni—40,5Nb, (Cu— 20Ni)—15V, (Cu—20Ni)—15Nb T a b l e 2. Shear strength of ceramic’s TiO2—joints obtained by Ni—50V, Ni—40,5Nb, (Cu—20Ni)—15V, (Cu—20Ni)—15Nb fillers Прочность при сдвиге, МПа Схема соединения минимальная максимальная средняя TiO2/Ni—50V/TiO2 100 112 105 TiO2/Ni—40.5Nb/TiO2 85 120 103 TiO2/Ni—Nb/Nb 86 99 91 TiO2/(Cu—20Ni)—15V/TiO2 101 120 110 TiO2/(Cu—20Ni)—15Nb/TiO2 95 110 104 ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2012. Вып. 45 108 На рис. 4 и 5 представлены графики Вейбулла для прочности при сдвиге паяных соединений керамики TiO2. Прочность σ, МПа 120115110105100 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 4,55 4,6 4,65 4,7 4,75 4,8 ln σ ln (l n (1 / (1 - P )) ) TiO₂/Cu-Ni-V/TiO₂ TiO₂/Ni-V/TiO₂ Рис. 4. График Вейбулла для прочности при сдвиге паяных соединений керамики TiO2, полученных с помощью припоев, содержащих ванадий Fig. 4. Weibull plots for shear strength of brazing joints of ceramic’s TiO2 obtained using vanadium containing brazing filler Прочность σ, МПа 12011010090 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 ln σ ln (l n (1 /( 1 - P )) ) TiO₂/Cu-Ni-Nb/TiO₂ TiO₂/Cu-Ni-Nb/Nb TiO₂/Ni-Nb/TiO₂ Рис. 5. График Вейбулла для прочности при сдвиге паяных соединений керамики TiO2, полученных с помощью припоев, содержащих ниобий Fig. 5. Weibull plots for shear strength of brazing joints of ceramic’s TiO2 obtained using niobium containing brazing filler Таким образом, получены относительно высокие по сравнению с применением стандартных припоев значения прочности, то есть припои, ISSN 0136-1732. Адгезия расплавов и пайка материалов, 2012. Вып. 45 109 содержащие ванадий и ниобий в качестве активных добавок, являются перспективными для пайки керамики TiO2. Выводы Для пайки керамики HfO2 можно использовать стандартные припои Ag— Cu—Ti и Cu—Sn—Pb—Ti. Для пайки керамики TiO2 стандартные припои непригодны, требуется разработка специальных составов и методов соединения. Перспективными являются сплавы, содержащие ванадий или ниобий. РЕЗЮМЕ. Вивчено можливість паяння керамік TiO2 та HfO2. Для HfO2 можна використовувати стандартні припої Ag—Cu—Ti та Cu—Sn—Pb— Ti. Для TiO2 перспективними є припої, що містять ванадій або ніобій. Ключові слова: пайка, змочування, діоксид титану, діоксид гафнію. 1. Найдич Ю. В. Контактные явления в металлических расплавах.— К.: Наук. думка, 1972. — 196 с. 2. Дуров А. В. Смачивание рутила некоторыми чистыми металлами и сплавами серебро—медь—титан / А. В. Дуров, Т. В. Сидоренко, А. Ю. Коваль // Адгезия расплавов и пайка материалов. — 2010. — Вып. 43. — С. 72—77. 3. Дуров А. В. Исследование смачивания диоксида гафния сплавами системы серебро—медь—титан / А. В. Дуров, А. Ю. Коваль // Металлофиз. новейшие технологии. — 2011. — 33, спецвыпуск. — С. 577—582. Поступила 12.11.12 Durov O. V. Brazing of ceramic TiO2 and HfO2 Standard silver—copper—titanium and copper—tin—led—titanium fillers were tested for brazing of ceramic TiO2 and HfO2. For HfO2 high enough strength values were obtained. For TiO2 strong joint was not obtained so fillers contains the vanadium and the niobium as active additions was tested, relatively strong joints of ceramic TiO2— were obtained. Keywords: brazing, wetting, ceramic’s TiO2 and HfO2.

Пайка керамик TiO₂ и HfO₂

Institution

Similar Items