Пайка металлов и неметаллических материалов цирконием

Опыты прямой пайки металлов и неметаллических материалов посредством активных металлов—циркония, титана, тантала и ниобия—были произведены Пирсоллом и Зингезером. Такие материалы, как алмаз, сапфир, карбиды, различные сорта керамики, тугоплавкие окислы, стекло, кварц, нержавеющая сталь и т. п., успешно припаивались к подобным же материалам или к другим металлам.
Пирсолл и Зингезер отмечают, что указанные активные металлы обладают свойством одинаково хорошо смачивать как металлы, так и неметаллические материалы, давая исключительно прочные соединения, часто превосходящие по прочности соединяемые неметаллические материалы. Таким методом достигались хорошие вакуумные уплотнения между стеклом и керамикой. Практика показывает, что для большинства таких целей цирконий, обладающий превосходной способностью смачивать и скреплять, употребляется предпочтительнее других металлов. Гидриды активных металлов применялись также успешно, как и их сплавы.
Пайка твердыми припоями проводилась в вакууме или в хорошо очищенном водороде, аргоне, гелии или азоте так же, как и в техническом аргоне, гелии и азоте. Несмотря на активность циркония по отношению к азоту, с этим металлом были получены хорошие результаты в техническом сухом азоте, хотя с другими металлами результаты были неудовлетворительными.
Техника использования гидридов предполагает покрытие соединяемых поверхностей тонкой пленкой гидрида, причем водная паста или раствор нитроцеллюлозы является одинаково пригодным связующим. Затем кусок соответствующего припоя накладывается на поверхность, покрытую гидридом, и изделия нагреваются примерно до 1000° или до температуры, при которой припой свободно, течет. Нагрев производится в вакууме (примерно 10 мм рт. ст.) или в атмосфере чистого водорода или нейтрального газа. По достижении надлежащей температуры припой плавится и течет по поверхности, покрытой гидридом. В равной мере пригодны медно-серебряный эвтектический припой (температура плавления 779°) и чистое серебро (температура плавления 960°).
Циркониевый порошок, полученный путем разложения гидрида в вакууме при 800—1000°, оказывается столь же хорошим, как и гидрид, но титановый порошок, полученный таким же самым методом, оказался непригодным. Так как для получения удовлетворительного соединения применять водород не нужно, то сплавы серебра и циркония изготовлялись путем вакуумной плавки чистых металлов в танталовых или кварцевых тиглях. Сплав, содержащий 15% Zr и 85% Ag, хорошо смачивает и соединяет керамические материалы, алмазы, сапфиры, карбиды и т. д. Такие же хорошие результаты были получены путем помещения кусочков металлического циркония и серебряной проволоки на поверхность, подлежащую соединению и нагреванию до температуры плавления.
Сплавы алюминия и циркония, содержащие 0,1—0,28 и 0,8% Zr и сплав алюминия, серебра и циркония (26 : 64 : 10), также приготовленные вакуумной плавкой, показали хорошие смачивающие и соединительные свойства.
Результаты различных опытов пайки твердыми припоями приведены в табл. 102.
В результате опытов был сделан вывод, что пайка твердым припоем с применением циркония представляется простым и недорогим методом изготовления инструмента и других изделий с использованием неметаллических материалов в виде порошка или в компактном виде; в то же время она обеспечивает прочные соединения, выдерживающие умеренно высокие температуры.