RU2771549C2 - Стекло для спаивания со сплавами алюминия - Google Patents
Стекло для спаивания со сплавами алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771549C2 RU2771549C2 RU2020131955A RU2020131955A RU2771549C2 RU 2771549 C2 RU2771549 C2 RU 2771549C2 RU 2020131955 A RU2020131955 A RU 2020131955A RU 2020131955 A RU2020131955 A RU 2020131955A RU 2771549 C2 RU2771549 C2 RU 2771549C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- soldering
- aluminium alloys
- mgo
- components
- Prior art date
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 238000005476 soldering Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910011255 B2O3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- GHPGOEFPKIHBNM-UHFFFAOYSA-N antimony(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sb+3].[Sb+3] GHPGOEFPKIHBNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N potassium monoxide Inorganic materials [K]O[K] NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003310 Ni-Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 101001123530 Nicotiana tabacum Putrescine N-methyltransferase 3 Proteins 0.000 description 1
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 SiO 2 Chemical compound 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/24—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к составам стекол, дающих возможность получения герметичного спая со сплавами алюминия, используемых в создании высокотехнологического производства комплексов обработки сельхозсырья в качестве составляющих технологического оборудования (например, лотка подачи семян в фотосепараторе). Стекло для спаивания со сплавами алюминия, включающее SiO2, В2О3, MgO, Nа2О, K2О, МnО2, Sb2O3, дополнительно содержит Li2O, ZrO2, НfО2 при следующем соотношении компонентов, вес.%: SiO2 60-65; В2O3 4-10; MgO 1-9; Li2O 8-13,5; Na2O 3,5-8; K2O 1-8; НfO2 2-9; ZrO2 1-8; МnO2 1-8,5; Sb2O3 0,5-1,5. Техническим результатом предлагаемого стекла является повышение износостойкости стекловидного диэлектрика для спая со сплавами алюминия. 3 табл.
Description
Изобретение относится к составам стекол, дающих возможность получения герметичного спая со сплавами алюминия, используемых в создании высокотехнологического производства комплексов обработки сельхозсырья, в качестве составляющих технологического оборудования (например, лотков фотосепаратора семян).
Известно стекло для спаивания с алюминием (авторское свидетельство СССР №523056 кл С03СЗ/08, 1976 г. ), включающее SiO2, Аl2O3, Fe2O3, СаО, MgO, МnО, K2O: при следующем содержании компонентов, вес.%: SiO2 - 16-25; Аl2O3 - 1-12; Na2O3 - 19-31; K2O - 0,3-5,5; В2О3 - 20-36; MnO-5-18; Li2O -4-11; СаО-0,4-0,7.
Общим признаком аналога, совпадающим с существенными признаками заявленного изобретения, являются компоненты, входящие в состав стекла SiO2, B2O3, Na2O.
Недостатками этого стекла являются недостаточно прочное сцепление с алюминием и его сплавами и недостаточная кристаллизационная стойкость, а также деструкция состава во времени.
Наиболее близким к изобретению по составу является стекло для спаивания с алюминием и его сплавами (авторское свидетельство СССР №1662965А1 кл. С03 с 8/24, 1985 г. ), содержащие следующие компоненты, моль %:SiO2 - 31,8-33,5; В2O3- 6,1-9,2; K2O - 11,8-12,4; Na2O - 6,2-8,2; Li2O - 3,8-4,0; ZrO2 - 0,1-0,6; CdO - 8,0-10,2; ZnO - 1,1-4,0; BaO - 10,4-12,2; Fe2O3 - 0,1-0,6; CaO - 0,1-4,0; Al2O3 - 0,1-1,3; SnO2 - 0,2-1,0; ТiO2 - 0,1-4,2; SiO - 2,7-7,2; La2O3 - 0,34-0,7; CeO2 - 0,6-1,25; Nd2O3 - 0,17-0,4; Pr2O3 - 0,06-0,1; Sm2O3 -0,03-0,05; V2O3-0,1-0,7.
Недостатком указанного состава для названых спаев с алюминием и его сплавов является необходимость специальной предварительной подготовки поверхности алюминия и недостаточная кристаллизационная стойкость из-за не оптимальных соотношений щелочных окислов состава, а также низкая механическая надежность припоечного стекла к подложкам из алюминия, что приводит к возникновению деградационных процессов, которые в свою очередь уменьшают долговечность эксплуатационных характеристик.
Техническим результатом предлагаемого стекла является повышение износостойкости стекловидного диэлектрика для спаивания со сплавами алюминия.
При длительной эксплуатации технического оборудования комплекса обработки сельхозсырья (например, лотка подачи семян в составе фотосепаратора) механический износ обуславливает нарушение эксплуатационных характеристик всего оборудования. Поэтому стекла, используемые для создания надежного спая со сплавами алюминия (например, никель-алюминиевый сплав ПМ-НЮ50; Ту 14-22-101-96) должны быть выбраны стекловидные диэлектрики с учетом их износостойкости. По диаграмме состояния системы Ni-Al температура плавления составляет 1600°C.
Химический состав сплава ПМ-НЮ50; Ту 14-22-101-96 включает до 47% алюминия, 52,14% никеля, 0,8% железа и прочих примесей.
Указанная цель достигается тем, что в состав стекловидного диэлектрика системы SiO2 - В2О3 - R2O - RO добавляются компоненты в следующем соотношении, вес.%:SiO2 - 60-65; В2O3 - 4-10; MgO - 1-9; Li2O -8-13,5; Na2O - 3,5-8; K2O - 1-8; НfО2 - 2-9; ZrO2 - 1-8; MnO2 - 1-8,5; Sb2O3 -0,5-1,5.
Стекла получают в корундовых тиглях селитовых печах при температуре 1450°С и выдержке при минимальной температуре 0,5 часа.
Состав и свойства стекол представлены в таблице 1 и 2.
Микротвердость стекол изучалась на установке ПМТ-3 с нагрузкой на индентор 100 г. Среднее значение микротвердости определялась по 9 отпечаткам.
Сопоставление величин микротвердости и износостойкости показывает, что эти величины взаимосвязаны, согласно теоретической модели износа (Крагельский И.В. Трение и износ. Машиностроение. М., 1968 г.).
Компонент Li2O, добавленный в общий состав в качестве 8-13,5 вес.%, позволяет прогнозировать увеличение износостойкости стекол. Большая прочность стекла с высоким содержанием Li2O, по сравнению с Na2O и K2O объясняется тем, что ионы Li+, являются наименьшим по радиусу, имеет большую силу поля, вызывающую увелечение энергии связи сетки стекла. Кроме того, он легче размещается в промежутках между тетраэдрами SiO4, и, следовательно, меньше искажает общий каркас стекла.
Увеличение процентного содержания В2O3 в стекле обуславливает в плавное повышение их износостойкости при абразивном воздействии, что согласуется с влиянием В2Оз на величину микротвердости.
Необходимо констатировать, что влияние оксидов циркония (ZrO2) и гафния (НfO2)на стекло в системе SiO2 - В2O3 - R2O в пределах от 1 до 8 вес.% повышает связанность структуры стекла и тем самым увеличивает его износостойкость, химическую инертность, в тоже время повышает и температуру размягчения, но в присутствии довольно большого количества щелочных компонентов и оксида бора - это повышение не так существенно. Максимальная температура верхнего предела достигает 1160°С при наличии в составе стекла 8 вес.% количества ZrO2. Все эти факторы приводит к улучшению характеристик стекловидного диэлектрика по микротвердости и, следовательно, по износостойкости данного стекловидного диэлектрика. С использованием в составе стекловидного диэлектрика ZrO2 в связи с повышенным содержанием SiO2 в данной системе увеличивается доля ковалентных связей. Установлено, что ковалентная связь значительно прочнее ионной, поэтому при содержании 8 вес.% ZrO2 в составе стекловидного диэлектрика наблюдается повышение микротвердости стекол.
Компонента двуокись гафния НfО2, добавленная в общий состав стекла позволяет существенно снизить значения КЛТР, что позволяет в дальнейшем получить согласованный спай с алюминием и его сплавами.
Разработанное стекло с использованием компонентов ZrO2, НfO2, Li2O обеспечивает высокую износостойкость во всем интервале температур структуры, что позволит эффективно использовать для согласованного спая с алюминием и его сплавами.
Claims (1)
- Стекло для спаивания со сплавами алюминия, включающее SiO2, В2О3, MgO, Na2O, K2O, МnО2, Sb2О3, отличающееся тем, что с целью повышения износостойкости оно дополнительно содержит Li2O, ZrO2, НfO2 при следующем соотношении компонентов, вес.%: SiO2 - 60-65; В2О3 - 4-10; MgO - 1-9; Li2O - 8-13,5; Na2O - 3,5-8; K2O - 1-8; НfO2 - 2-9; ZrO2 - 1-8; МnO2 - l-8,5; Sb2O3 - 0,5-1,5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020131955A RU2771549C2 (ru) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | Стекло для спаивания со сплавами алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020131955A RU2771549C2 (ru) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | Стекло для спаивания со сплавами алюминия |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020131955A RU2020131955A (ru) | 2022-03-25 |
| RU2020131955A3 RU2020131955A3 (ru) | 2022-03-25 |
| RU2771549C2 true RU2771549C2 (ru) | 2022-05-05 |
Family
ID=80816102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020131955A RU2771549C2 (ru) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | Стекло для спаивания со сплавами алюминия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2771549C2 (ru) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2929727A (en) * | 1956-05-14 | 1960-03-22 | Gen Electric Co Ltd | Glass compositions and glass-to-metal seals |
| SU466196A1 (ru) * | 1973-02-14 | 1975-04-05 | Московский институт электронной техники | Диэлектрический материал |
| SU523056A1 (ru) * | 1975-01-03 | 1976-07-30 | Грузинский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им. В.И.Ленина | Стекло дл спаивани с алюминием |
| SU531790A1 (ru) * | 1975-10-27 | 1976-10-15 | Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Имени Ленсовета | Стекло |
| SU1662965A1 (ru) * | 1988-11-14 | 1991-07-15 | Предприятие П/Я Х-5382 | Стекло дл спаев с алюминием и его сплавами |
| RU2129100C1 (ru) * | 1993-12-10 | 1999-04-20 | Корнинг Инкорпорейтед | Стекло, не содержащее свинца, и посуда и декоративные хрустальные изделия из него |
| US9206076B2 (en) * | 2013-05-28 | 2015-12-08 | Schott Ag | Vitreous or partially crystalline joining material and uses of same |
| RU2711609C1 (ru) * | 2019-07-10 | 2020-01-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Стекловидный неорганический диэлектрик |
-
2020
- 2020-09-25 RU RU2020131955A patent/RU2771549C2/ru active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2929727A (en) * | 1956-05-14 | 1960-03-22 | Gen Electric Co Ltd | Glass compositions and glass-to-metal seals |
| SU466196A1 (ru) * | 1973-02-14 | 1975-04-05 | Московский институт электронной техники | Диэлектрический материал |
| SU523056A1 (ru) * | 1975-01-03 | 1976-07-30 | Грузинский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им. В.И.Ленина | Стекло дл спаивани с алюминием |
| SU531790A1 (ru) * | 1975-10-27 | 1976-10-15 | Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Имени Ленсовета | Стекло |
| SU1662965A1 (ru) * | 1988-11-14 | 1991-07-15 | Предприятие П/Я Х-5382 | Стекло дл спаев с алюминием и его сплавами |
| RU2129100C1 (ru) * | 1993-12-10 | 1999-04-20 | Корнинг Инкорпорейтед | Стекло, не содержащее свинца, и посуда и декоративные хрустальные изделия из него |
| US9206076B2 (en) * | 2013-05-28 | 2015-12-08 | Schott Ag | Vitreous or partially crystalline joining material and uses of same |
| RU2711609C1 (ru) * | 2019-07-10 | 2020-01-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Стекловидный неорганический диэлектрик |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2020131955A (ru) | 2022-03-25 |
| RU2020131955A3 (ru) | 2022-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3904423A (en) | Alkali resistant glass | |
| US4537862A (en) | Lead-free and cadmium-free glass frit compositions for glazing, enameling and decorating | |
| EP0822169A1 (en) | Glass composition | |
| CN102992812A (zh) | 一种微晶增强透明无铅熔块釉及其制备方法 | |
| CN104829130B (zh) | 一种无铅无钡环保型水晶玻璃及其制备方法 | |
| JPH11106234A (ja) | 釉薬用ガラス組成物 | |
| WO2012002174A1 (ja) | 無鉛半導体封入用ガラス | |
| JP2000313635A (ja) | プラズマディスプレーパネル用材料 | |
| JPH1143351A (ja) | 釉薬用ガラス組成物 | |
| JPH034494B2 (ru) | ||
| RU2771549C2 (ru) | Стекло для спаивания со сплавами алюминия | |
| US5843856A (en) | Glass composition | |
| US2406580A (en) | Optical glasses | |
| JPWO2001090012A1 (ja) | ガラス組成物及び該組成物を含むガラス形成材料 | |
| JP2007246311A (ja) | ガラス組成物 | |
| JP2005035840A (ja) | 封着材料 | |
| JPH0243693B2 (ru) | ||
| US2429432A (en) | Glass composition | |
| KR101484634B1 (ko) | 색변환 효율 및 광 추출 효율이 우수한 led 색변환 소재 및 그 제조 방법 | |
| CN1331790C (zh) | 一种玻璃材料及其制备方法与应用 | |
| US3005722A (en) | Glass composition | |
| JP2001118427A (ja) | 厚膜電極ペースト | |
| JPH07330372A (ja) | 低融点ガラス | |
| US2615816A (en) | Glass solder | |
| JP5678410B2 (ja) | 無鉛低融点ガラス |