Лако-красочные материалы — производство

Металлические клеи представляют собой смесь жидкого метал­ла, например ртути или галлия, имеющего температуру плавления около 30 °С, и порошка более тугоплавкого металла, например меди. В результате диффузии этих металлов в клее образуются интерметаллические соединения и твердые растворы, имеющие вы­сокие температуры плавления. Такие клеи отверждаются при ком­натной температуре [380]. В качестве жидкого компонента можно использовать эвтектические смеси галлия с другими металлами (имеющими температуру плавления ниже, чем у галлия). Диффу­зия резко возрастает с повышением температуры, поэтому для ускорения схватывания клей необходимо нагревать. При этом сле­дует иметь в виду, что при понижении температуры клея ниже температуры плавления жидкого компонента пастообразный клей затвердевает. Однако при последующем нагревании до температу­ры плавления жидкого компонента клей опять становится пасто­образным, а детали оказываются несклеенными. Контакт твердого металла с жидким может приводить к разрушению металлов и

14*
сплавов, находящихся в контакте с расплавами [381]. Защите твердых металлов от охрупчивающего действия жидких металлов способствует микролегирование твердого металла, легирование жидкого металла, а также повышение качества поверхности твер­дого металла (устранение царапин и др.) [382]. Создание твер­деющих галлиевых композиций, отвечающих заданным требовани­ям, является очень сложной задачей, требующей учета ряда фак­торов, которые во многих случаях могут оказывать как положи­тельное, так и отрицательное влияние на эксплуатационные харак­теристики соединений [383].

Галлий хорошо смачивает большинство металлов, поэтому склеивать их достаточно легко. Большинство металлических кле­ев имеет способность увеличиваться в объеме при схватывании. Это позволяет склеивать детали, даже если они не смачиваются жидким компонентом клея. Конструкция соединения должна быть такой, чтобы склеиваемые детали охватывали одна другую. При этом клей, полностью заполняющий зазор между деталями, бла­годаря внутреннему давлению будет уплотняться и упрочняться. Если же подвергать клей, нанесенный на поверхность, термообра­ботке, то он превращается в порошок вследствие окисления галлия кислородом воздуха. Металлическими клеями можно склеивать и неметаллические детали.

Подготовка поверхностей деталей для склеивания металличе­скими клеями принципиально не отличается от подготовки для склеивания обычными клеями. Поверхность следует промыть спир­том или смесью спирта с петролейным эфиром в соотношении 1:1. Затем деталь надо просушить в термостате при 40 °С. Перед на­несением клея поверхности смачивают капелькой жидкого галлия, который наносят вольфрамовым острием. Вольфрам очень твердый и хорошо смачивается галлием, поэтому вольфрамовое острие лег­ко прорывает окисную пленку на металле и поверхностный слой керамики. Окисную пленку можно удалить и другими, например химическими, способами, но обязательно в присутствии жидкого галлия.

Клей наносят небольшой лопаткой из фторопласта на одну из деталей, подогретую до 35±2 °С, и притирают к поверхности, чтобы он образовал конус с пологими поверхностями. Эту деталь склеивают с другой, нагретой до той же температуры, и притирают их друг к другу, чтобы клей полностью заполнил зазор между деталями. Затем детали зажимают в приспособлении и выдержи­вают на воздухе при комнатной температуре в течение 24 ч или подвергают термообработке при 120—140 °С в течение 6—8 ч. В последнем случае деталь охлаждают до комнатной температуры вместе с термостатом и только после этого ее вынимают из при­способления.

Для приготовления клея пастообразной консистенции исполь­зуют галлий Гл-000, индий ИН-1, олово 0-1 и порошок меди ПМ-2. Клеи готовят смешением жидкого галлия или низкоплавкого гал- лиевого сплава (галлий-—олово, галлий — индий) с порошком ме­ди. Содержание меди 56—66 вес. %.

В табл. 1.72 и 1.73 приведены данные о прочности клеевых со­единений металлов на металлических клеях в зависимости от со­става клея, режима термической обработки, коррозионных и виб­рационных воздействий, температуры испытаний.

Металлический клей Мекладин, выдерживающий вакуум 10"4 мм рт. ст. в течение 30 мин, может эксплуатироваться в тече­ние более 5 лет. Клеем можно склеивать детали, находящиеся долгое время в воде [384]. Клей Мекладин применяется при из­готовлении пьезокерамических ударных акселерометров для вклеи­вания металлического инерционного элемента в пьезотермическое кольцо и этого кольца в металлический корпус [385]. Клей может быть использован также при изготовлении пьезоэлектрических обойм возбуждения акустического преобразователя [386].

Галлиевые композиции, содержащие в качестве наполнителя по­рошки магния, титана, хрома, железа, кобальта, никеля, серебра, золота, ниобия, молибдена, иридия, платины и других металлов, обладающие способностью к снижению прочности под действием галлия или низкоплавкого галлиевого сплава [387], применяются в качестве вакуумуплотнительных составов [388].

Разработаны галлиевые композиции, содержащие в качестве наполнителя порошки алюминия и его сплавов с размером частиц до 0,04 мм [389]. Композиции могут быть применены при изготов­лении изделий из алюминиевых сплавов при стыковке фланца с трубой [390].

Очень перспективно применение металлических клеев взамен органических при изготовлении пьезокерамических датчиков. Клеи более теплостойки, имеют большой модуль упругости и способны передавать на пьезокерамический чувствительный элемент высо­кочастотные механические напряжения. Поэтому пьезоэлемент мо­жет регистрировать механические колебания более высокой ча­стоты.

Рекомендуется склеивать металлическими клеями полупровод­никовые приборы и элементы, в частности выводы диодов и тран­зисторов на контактах монтажной схемы.

Металлические клеи, например Мекладин, могут быть приме­нены при изготовлении высокотемпературных штепсельных разъ­емов [391]. Галлиевые композиции рекомендуется применять для соединения при комнатной температуре меди с медью, вольфрамом, молибденом, никелем, кремнием, титанатом бария, арсенидфосфи — дом индия и галлия, стеклом и кварцем; ковара с коваром, кера­микой, карбидом кремния, кремнием, стеклом, кварцем и сапфи­ром; латуни с латунью и ферритами; нержавеющей стали со сталью и кварцем; стекла со стеклом и никелем; молибдена с окисью берриллия; пьезокерамики со сталью, латунью, вольфра­мом и сплавом ВНМЗ-5; окиси бериллия с окисью бериллия, а так­же для крепления навесных элементов к платам. При работах с

Таллиевыми композициями не требуется соблюдения каких-либо специальных мероприятий по технике безопасности. На кожу и слизистые оболочки глаз действует лишь нитрат галлия [392, 393].