[1]Предлагаемое изобретение относится к области электровакуумных приборов, а именно к способу пайки различных узлов, входящих в состав электровакуумных приборов.
[2]При пайке узлов встречается необходимость ограничить растекание расплавленного припоя по поверхности соединяемых деталей. Ограничение растекаемости припоев по поверхности деталей электровакуумных приборов необходимо, например, для того чтобы:
[3]1) предотвратить растекаемость припоя, содержащего серебро, на большие площади. Испарение серебра при работе электровакуумного прибора может привести к отравлению катодов и таким образом к ухудшению работы прибора. Кроме этого растекаемость припоя по поверхности деталей приводит к растравливанию этой поверхности, что может привести к нарушению вакуумной плотности материала и увеличению потерь СВЧ поля.
[4]2) предотвратить попадание припоя на различные покрытия, такие как пористый альсифер, поглощающий СВЧ колебания, бронирующий пиролитический вольфрам и др., что приводит к ухудшению рабочих свойств поверхности таких покрытий.
[5]3) предотвратить растекаемость припоев, имеющих высокий коэффициент вторичной электронной эмиссии, по поверхности, подвергаемой электронной бомбардировке (например, поверхность пролетных каналов клистрона, токовоспринимающая поверхность коллектора и др.), что может повлиять на стабильную работу прибора и величину КПД.
[6]Для ограничения растекания припоя по поверхности паяемого материала применяют различные способы, такие как: выполнение ограничивающих канавок или полировку поверхности на пути течения припоя (Ю.Ю.Инфомовский, В.И.Гирш, И.М.Филиппов. Повышение эффективности производства паяных конструкций. - М., 1983), нанесение специальных покрытий, не смачивающихся припоями, на паяемые поверхности. К таким покрытиям относятся: покрытия из смеси порошков на основе стекла или порошка гидрида титана (SU 1076238, В23К 35/36, В23К 35/24), покрытие хромом (А.С.Гладков, О.П.Подвигина, О.В.Чернов. Пайка деталей электровакуумных приборов. - М.: «Энергия», 1967, стр.119). Кроме этого нержавеющая сталь, а также нихром, при нагреве в атмосфере, содержащей незначительное количество кислорода или паров воды, покрываются плотной прочной пленкой окислов, которые не смачиваются припоями (Р.Е.Ковалевский, А.А.Чекмарев. Конструирование и технология вакуумноплотных паяных соединений. - М.: «Энергия», 1968, стр.127-130; А.С.Гладков, О.П.Подвигина, О.В.Чернов. Пайка деталей электровакуумных приборов. - М.: «Энергия», 1967, стр.126-130). В связи с этим часто прибегают к использованию оснасток или проволоки из нержавеющей стали или нихрома, предварительно окисленных, локализующих область пайки.
[7]Все эти способы ограничения растекания расплавленного припоя по поверхности паяемых деталей имеют свои недостатки: выполнение специальных канавок может сыграть роль концентраторов напряжений, что снижает механическую и электрическую прочность прибора, а создание полированной поверхности - сложная задача и экономически невыгодная, при высокотемпературном нагреве в защитной атмосфере гидрид титана имеет свойство отслаиваться от поверхности и осыпаться, применение различного рода оснасток требует извлечения их после процесса пайки и сборки, что, в случае труднодоступных областей прибора, не всегда возможно, кроме этого при температуре выше 1000°С в среде водорода окислы частично восстанавливаются, и зачастую, происходит припаивание их к детали.
[8]Также известно, что области электровакуумного прибора, подвергающиеся электронной бомбардировке, защищают покрытиями с коэффициентом вторичной электронной эмиссии меньше единицы (антидинатронное свойство) (И.Д.Груев, Н.И.Матвеева, Н.Г.Сергеева. Электрохимические покрытия изделий радиоэлектронной аппаратуры. - М.: «Радио и связь», 1988, стр.15-17), во избежание, например, отражения электронов от стенок пролетных каналов клистрона, уменьшающего КПД прибора. В то же время для уменьшения вторичной электронной эмиссии с таких поверхностей необходимо, как говорилось выше, ограждать паяемые детали от излишней растекаемости расплавленного припоя по их поверхностям. В связи с этим, еще одним недостатком, относящимся к известным покрытиям, предотвращающим растекаемость припоя по поверхности паяемой детали, является то, что они не обладают антидинатронным свойством.
[9]Решаемой технической задачей является поиск материала, совмещающего в себе одновременно антидинатронное свойство и предотвращающего растекаемость припоев по поверхности деталей.
[10]Известно, что одним из покрытий, обладающим антидинатронным свойством, является покрытие черным хромом (М.А.Дасоян, И.Я.Пальмская, Е.В.Сахарова. Технология электрохимических покрытий. - Л.: «Машиностроение», 1989, стр.217). Такое покрытие практически не содержит металлического хрома. Оно представляет собой композицию, в которую входят оксиды, гидрооксиды, а также гидрид хрома. Кроме этого черные хромовые покрытия обладают высокой твердостью и износостойкостью (A.M.Гинберг. Технология гальванотехники. - Л.: «СУДПРОМ ГИЗ», 1962, стр.128-129). При предварительном нанесении тонкого слоя никеля на поверхность детали, покрытия черного хрома приобретают также высокую коррозионную стойкость (Я.В.Вайнер, М.А.Дасоян. Технология электрохимических покрытий. - Л.: «МАШГИЗ», 1962, стр.241-242).
[11]Нами экспериментально было установлено, что черный хром не смачивается припоями на золотой, медной и серебряной основах.
[12]Сущность изобретения заключается в том, чтобы для ограничения растекания расплавленного припоя по поверхностям паяемых деталей использовать покрытие черным хромом, которое не смачивается припоями на золотой, медной и серебряной основах и в тоже время обладает антидинатронным свойством. Предлагаемое покрытие особенно целесообразно применять для пайки деталей электровакуумных приборов, поверхность которых должна обладать низким коэффициентом вторичной электронной эмиссии.
[13]На чертеже представлено использование покрытия черным хромом поверхности деталей электровакуумного прибора на примере одного из резонаторов однолучевого клистрона. В медный корпус 1 припоем 2 впаяны молибденовые крышки 3. Поверхность пролетного канала 4 должна обладать низким коэффициентом вторичной электронной эмиссии. Для этого внутренняя и наружная поверхность молибденовой крышки 3, а также участок пролетного канала 4, изготовленный в медном корпусе 1, покрыты черным хромом 5. На участке А-Б покрытие черным хромом 5 выполняет двойную роль: предотвращает затекание припоя 2 в область пролетного канала 4 и уменьшает вторичную электронную эмиссию с поверхности пролетного канала 4. На участке Б-В покрытие черным хромом 5 выполняет только роль покрытия, предотвращающего попадание припоя 2 на пористое покрытие из альсифера 6.
[14]В экспериментальной пайке различных узлов электровакуумных приборов покрытие поверхности паяемых деталей черным хромом осуществлялось гальваническим способом. Состав электролита: хромовый ангидрид CrO3 300 г/л, натрий азотнокислый NaNO3 9 г/л, барий уксуснокислый (СН3СОО)2Ва 5 г/л, борная кислота Н3ВО3 12 г/л. При этом этапы и режимы нанесения покрытия черного хрома, аналогичны этапам и режимам нанесения черного хрома в целях получения покрытия, обладающего только антидинатронным свойством (Я.В.Вайнер, М.А.Дасоян. Технология электрохимических покрытий. - Л.: «МАШГИЗ», 1962, стр.241-242; A.M.Гинберг. Технология гальванотехники. - Л.: «СУДПРОМ ГИЗ», 1962, стр.128-129; М.А.Дасоян, И.Я.Пальмская, Е.В.Сахарова. Технология электрохимических покрытий. - Л.: «Машиностроение», 1989, стр.217).
[15]Проверка поверхности деталей после пайки показала, что покрытие черным хромом четко локализует область пайки.
[16]Использование черного хрома в качестве покрытия, предотвращающего растекание припоев по поверхностям паяемых деталей, при использовании в качестве припоя припоев на основе золота или серебра, или меди нигде не опубликовано.
