Для получения неразъемного соединения керамических материалов применяют раз­личные технологические процессы пайки, из которых наибольшее распространение получи­ли: пайка расплавленного (размягченного)

стекла с твердым металлом; высокотемпера­турными припоями с предварительной метал­лизацией керамики (многоступенчатый спо­соб); адгезионно-активными припоями. Пай­ку неметаллических материалов осуществляют на том же оборудовании, что и пайку метал­лов, в частности, в печах сопротивления и ин­дукционных печах с контролируемой атмосфе­рой — нейтральной, восстановительной и в ва­кууме. В установках с индукционным нагре­вом, который не позволяет проводить прямой нагрев диэлектрических керамических мате­риалов, все варианты оснастки содержат тон­костенный цилиндрический экран из молиб­дена, графита или другого тугоплавкого мате­риала. Экран служит для нагрева излучением
расположенных внутри него керамических де­талей. Для каждого конкретного узла необхо­димо подбирать индуктор и оснастку с экрана­ми, настраивать генератор, что не всегда обес­печивает равномерный нагрев изделия. Для керамических материалов наиболее перспек­тивны установки с радиационным нагревом, как обеспечивающие более равномерный на­грев одновременно большого числа деталей и регулирование температуры и имеющие ис­точник питания низкой стоимости.

В производстве электровакуумных прибо­ров применяют конвейерные вакуумно-водо­родные электропечи с шлюзованием паяемых изделий. Например, печь типа ИО.59.012 обес­печивает производительность 20 изделий/ч. Другие вакуумно-водородные электропечи предназначены для проведения совмещенных процессов спекания керамических материалов и их пайки с металлической арматурой. Для пайки высокоточных и сложных по конструк­ции изделий применяют специальную оснаст­ку. В результате создаются условия для сохра­нения геометрических размеров паяемых изде­лий.

Несмотря на всевозможные технологиче­ские и конструктивные преимущества, пайка не всегда обеспечивает требуемые свойства со­единений неметаллических материалов. Не­равномерный по толщине и составу слой при­поя может вносить дополнительные внутрен­ние напряжения, что существенно снижает термостойкость соединения. Напыление ком­понентов припоя на диэлектрические материа­лы вызывает снижение электрической прочно­сти и связанные с этим утечки или пробои паяных узлов из порошкового материала.

Значительную часть изделий, содержащих элементы из неметаллических материалов, вы­полняют с помощью диффузионной сварки [4, 10]: полупроводников, стекла, керамики с металлами и сплавами. Они отличаются боль­шей надежностью и качественностью соедине­
ний, высокими эксплуатационными характе­ристиками. Диффузионную сварку керамики с металлом применяют в основном для торцо­вых соединений. Параметрами, определяющи­ми процесс сварки, являются температура на­грева изделий, давление, время сварки и среда, в которой производят сварку (вакуум, водород, формиргаз). В технологическом цикле сварки последовательно выполняют следующие опе­рации: получение в камере заданного вакуума (газовой среды) и контроль за его состоянием; нагрев свариваемых деталей с заданной скоро­стью и выход на заданную температуру сварки при заданном предварительном сжатии свари­ваемых деталей; создание заданного сварочно­го давления и поддержание его в процессе изотермической выдержки и охлаждения; про­ведение изотермического нагрева и поддержа­ние его на заданном уровне; охлаждение сва­риваемых деталей с заданной скоростью.

Для диффузионной сварки керамических материалов используют универсальные и спе­циализированные сварочные установки, а так­же различное оборудование для горячего и изостатического прессования. Установка СДВУ-50/006 предназначена для диффузион­ной сварки изделий любой формы размером 200 х 250 х 400 мм из различных металличе­ских и неметаллических материалов. На уста­новке предусмотрено применение индукцион­ного, радиационного и контактного способов нагрева соединяемых деталей. Установка осна­щена электромеханической передачей усилия сжатия до 100 кН.

Установка для сварки изделий из порош­ковых материалов (рис. 2.11) модернизирована и изготовлена на основе установки СДВУ-17, работает в комплекте с высокочастотным гене­ратором мощностью 60 кВт. Стойки 3 имеют свободное перемещение по направляющим 1 рамы 2, что позволяет с помощью обычных болтовых соединений осуществлять жесткое крепление кварцевой трубы любой длины на

направляющей 1. Втулки, подготовленные к сварке, собирают последовательно (по длине) друг за другом на стержень 10, стягивают гай­ками-упорами 8 и 12 (для облегчения центри­рования).

Собранные элементы помещают внутрь кварцевой трубы 7/ и упорами прижимают к толкателю 7. Один из концов собранной трубы удерживается сферической частью упора 12 в крышке 14. Крышка уплотняется резиновым кольцом 13 и прижимается эксцентриком 15. На другом конце кварцевой трубы смонтирован сильфонный вентиль 6 для поджатая сваривае­мых деталей. После загрузки в пневматическую камеру 5 через регулятор давления, обеспечи­вающий регулировку давления (до 60 МПа), подводится сжатый воздух, который с помо­щью толкателя 7 передает давление на свари­ваемую трубку из порошкового материала. Усилие сжатия поддерживается в процессе сварки постоянным. Нагрев зоны шва осуще­ствляется токами высокой частоты через одно — витковый индуктор 9, расположенный на внешней стороне кварцевой трубы. После окончания сварки одного шва стойки 3 пере­двигаются с помощью маховика механизма по­дачи 4 относительно индуктора 9 на сле­дующий шов.

Установки П133 и П114 предназначены для диффузионной сварки в вакууме секцио­нированных трубок из порошкового материа­ла электронных ускорителей диаметром

200.. .350 мм. Эти установки содержат печи со­противления с экранной теплоизоляцией, без — масляные средства откачки, системы сжатия с электромеханическим (П133) и гидравличе­ским (П114) приводами, системы управления работой установок в ручном и полуавтома­тическом режимах. Конструктивная особен­ность установок состоит в том, что элементы печи сопротивления (нагреватели, экраны и токоподводы) смонтированы на двух откры­вающихся боковых дверях вакуумной камеры. Благодаря этому обеспечивается свободный доступ ко всем внутренним элементам вакуум­ной камеры, упрощается процесс сборки и проверка качества сборки свариваемых дета­лей и оснастки, их фиксация между опорными элементами системы сжатия.

Для диффузионной сварки силовых полу­проводниковых приборов создан конвейер­ный комплекс УДС-5. Основными элементами комплекса являются рабочая и две шлюзовые вакуумные камеры, проходная электропечь, гидравлический пресс, холодильник, механиз­мы перемещения свариваемых деталей, систе­мы откачки воздуха, водяного охлаждения и измерение основных параметров сварки. Сва­рочный цикл комплекса автоматизирован пол­ностью.

Соединение неметаллических тугоплавких материалов между собой и с металлами может быть осуществлено и другими известными способами сварки: дуговой и электронно-луче­вой сваркой (с подогревом керамического или узла из порошкового материала до температу­ры, при которой материал становится электро­проводным и нечувствительным к термоуда­ру), сваркой трением (преимущественно через пластичную алюминиевую прослойку). В этих случаях используют соответствующее сва­рочное оборудование, оснащенное специаль­ными устройствами, источниками нагрева, ос­насткой и др. Для сварки керамических мате­риалов перспективно применение также энер­гии излучения СВЧ, лазера, электрического взрыва проводника, взрывного компактирова — ния, самораспространяющегося высокотемпе­ратурного синтеза и пр.