Молибдено-марганцевая металлизация

Молибдено-марганцевая металлизация (молибден-марганцевая технология) — высокотемпературная металлизация корундовой керамики, после которой керамику паяют с металлом твёрдым припоем в прочный вакуумно-плотный спай. Это основной способ изготовления металлокерамических узлов вакуумных приборов и коммутирующих устройств. Выполняем металлизацию керамических деталей по КД и пайку металлокерамических узлов; запросы — на 5052082@mail.ru.

Зачем нужна молибдено-марганцевая металлизация

Обычные припои керамику не смачивают. Чтобы спаять керамику с металлом, на неё сначала наносят прочно сцепленный металлический слой. Для спаев, которые должны оставаться герметичными при нагреве — в корпусах вакуумных приборов и вакуумных коммутирующих устройств, — применяют высокотемпературную металлизацию молибденом с марганцем. Вожжённое серебро для таких узлов не подходит: оно рассчитано на мягкие припои.

Как выполняется металлизация

Стадия	Что происходит
Нанесение пасты	на поверхность под спай наносят пасту из порошков молибдена (иногда вольфрама) и марганца со стеклообразующими добавками на органической связке
Вжигание	в восстановительной атмосфере с небольшим содержанием паров воды (влажный водород или его смесь с азотом) при температуре около 1400–1600 °C
Никелирование	на вожжённый слой наносят никель гальванически или химически
Спекание никеля	в водородной атмосфере; получается поверхность, хорошо смачиваемая припоем
Пайка	с металлической деталью твёрдым припоем в печи с защитной атмосферой

Слой молибдена сам по себе плохо смачивается серебросодержащими припоями, поэтому никелирование обязательно.

Почему металлизация держится на керамике

При вжигании пары воды частично окисляют марганец. Его оксиды взаимодействуют с оксидами керамики и образуют на границе переходный слой, который связывает частицы молибдена с керамикой. Одновременно стеклофаза керамики мигрирует в металлизационный слой. В корундовой керамике со стеклофазой работают оба механизма, поэтому прочность спая заметно зависит от состава стеклофазы и размера кристаллов корунда. Отсюда главное практическое правило: режим металлизации подбирают под конкретную марку керамики.

Какую керамику металлизируют

Молибдено-марганцевую металлизацию применяют к высокоглинозёмистой (корундовой) керамике группы 700 по ГОСТ 20419-83 — с массовой долей оксида алюминия от 80 до 99 % и выше. На практике чаще всего это керамика с 94–95 % Al₂O₃.

С какими металлами паяют металлизированную керамику

Основное требование к спаю — согласованность коэффициентов термического расширения керамики и металла. Тогда при остывании после пайки в спае не возникает опасных напряжений, которые нарушают герметичность. Поэтому керамику чаще всего паяют со сплавом железо–никель–кобальт 29НК; применяют также никель и молибден. Конструкцию строят так, чтобы керамика работала на сжатие: на сжатие она прочнее, чем на растяжение, в несколько раз.

Пайку металлизированной керамики ведут твёрдыми припоями в водороде. Распространённый вариант — эвтектический серебряно-медный припой ПСр72 (72 % серебра, 28 % меди); применяют и припои на основе золота и меди.

Плюсы и ограничения способа

Плюсы	Ограничения
отработанная технология с большой практикой применения	многостадийный процесс
прочные и герметичные спаи	нужны высокотемпературные водородные печи
пайка стандартными твёрдыми припоями	длительный и дорогой процесс
способ широко освоен промышленностью	никель может истощаться при пайке

Молибдено-марганцевая металлизация или другие способы

• тонкоплёночная металлизация (титан + благородный металл в вакууме) — требует масок и вакуумного оборудования, размеры деталей ограничены камерой;
• активная пайка припоем с титаном — без металлизации, но только в вакууме или инертном газе;
• вжигание серебра — проще и дешевле, но только под мягкие припои и без требований вакуумной плотности.

Если в КД задана молибдено-марганцевая металлизация, она и выполняется: замена способа меняет свойства спая и допустима только по согласованию с разработчиком. Обзор всех способов — металлизация керамики.

Контроль металлизации и спаев

• внешний вид металлизации и никеля: сплошность, равномерность, без отслоений и вздутий;
• толщина никеля — по методу из КД;
• прочность спая — испытанием на отрыв образцов-свидетелей;
• герметичность — гелиевым течеискателем.

Что указать в заявке

• чертёж керамической детали и, если нужна пайка, сборочный чертёж узла;
• марку керамики;
• требования к металлизации и никелю по КД;
• материал металлических деталей и марку припоя, если пайка за нами;
• требования к герметичности, количество.

Вопросы и ответы

При какой температуре вжигают молибдено-марганцевую пасту?

В литературе приводят диапазон 1100–1700 °C; на корундовой керамике обычно около 1400–1600 °C во влажном водороде или его смеси с азотом. Точный режим зависит от керамики и пасты.

Зачем никель поверх молибдена?

Молибденовый слой плохо смачивается серебряными припоями. Никель, спечённый в водороде, даёт поверхность, по которой припой хорошо растекается.

Можно ли паять такую керамику мягким припоем?

Смысл молибдено-марганцевой металлизации — в прочном и герметичном спае твёрдым припоем. Если узел паяют мягким припоем, применяют вжигание серебра — вжигание серебра.

Заказать металлизацию керамики

Пришлите чертёж детали или узла, марку керамики и количество на 5052082@mail.ru — ответим по срокам и стоимости.