Тезисы
апрель 2017

Легкоплавкие стеклокомпозиции в широком интервале значений ТКЛР


Гордеев Ю. С. , Носенко О. В. , Голеус В. И. , Амелина А. А.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Широкая область применения легкоплавких стекол в период быстрого развитие научно-технического прогресса, вызвало необходимость создания легкоплавких материалов с различными эксплуатационными и физико-химическими свойствами. Легкоплавкое стекло позволяет соединить детали из различных материалов (металла, керамики, стекла) при температуре ниже 450°С. Но, стекла с низкой температурой спаивания, имеют более высокие значения коэффициента линейного расширения, который не согласовывается с ТКЛР некоторых спаиваемых материалов («ковар», керамика ВК-95).

Проблема создания легкоплавких припоечных материалов, для спаивания материалов с различными коэффициентами термического расширения, успешно решается с помощью стеклокомпозиционных материалов (СКМ) типа стекло – кристаллический наполнитель.

Целью настоящей работы было разработка стеклокомпозиционных материалов с широким интервалом ТКЛР на основе ранее разработанных составов легкоплавких стекол. [1]

В результате исследования ранее не изученного разреза системы PbO-B2O3-ZnO-SiO2 с постоянным содержанием PbO=55 мол.%, были синтезированы составы легкоплавких стекол, обладающих благоприятным сочетанием таких свойств, как легкоплавкость (ТН.Р.=280-320°С), высокие диэлектрические свойства (lgρ200 ≈ 9.57) и низкая склонность к кристаллизации. В результате математической обработки экспери-ментальных данных, получены линейные модели хорошо описывающие взаимосвязь свойств стекол от их химического состава.

Кристаллизационная способность стекол изучена методом дифференциально термического анализа (ДТА). Наиболее устойчивые к кристаллизации стекла использовались в качестве базовых для изготовления стеклокомпозиций с кристаллическим наполнителем.

Для создания согласованных спаев с корундовой керамикой типа ВК-95 или ВК-97 (α = 50-60·10-7 1/град), как правило, используют композиции стекла с низкорасширяющимися кристаллическими фазами (β-эвкриптит, тиалит, титанат свинца и др.). Некоторые из этих фаз значительно ухудшают диэлектрические свойства материалов, т.к. содержат в своем составе щелочные катионы (β-эвкриптит), некоторые обладают сильной анизотропией (тиалит), некоторые неустойчивы.

В качестве наполнителя использовали бесщелочные кристаллические соединения с отрицательным значением ТКЛР (ZrSiO4, PbTiO3, алюмоборат бария и др.). В зависимости от содержания наполнителя (5÷30мас.%) значение ТКЛР спеченных материалов изменялось в диапазоне (110÷30)·10-7 1/град. Логарифм удельного объемного сопротивления при 200°С находится в пределах 9,8-11,3 Ом·см. Температура вжигания паст, включающих 70% композиционных смесей и 30% терпинеоловой связки, изменялась в пределах 420-450°С.

Разработанные композиционные материалы в зависимости от значения их ТКЛР могут быть использованы для согласованного спаивания с различными материалами типа 29НК, керамика ВК-95, титан и др.

References
  1. Носенко, А.В. Легкоплавкие стеклокомпозиционные материалы для спаивания с различными металлами и сплавами / А.В. Носенко, В.И. Голеус, А.А. Амелина, Ю.С. Гордеев // Научни трудове РУ”А.Кънчев”. – 2015. - № 54. – С. 96-98.
  2. Павлушкин, Н.М. Легкоплавкие стекла/ Н.М. Павлушкин, А.К. Журавлев. – М.: Энергия, 1970. – 144 с