автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Научные и технологические основы электрохимической сварки в твердой фазе кристаллических материалов с ионопроводящими стеклами



НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ *>» Институт электросварки им. Е. О. Патона

<\/

На правах рукописи

X О М Е Н К О Николай Николаевич

УДК 621.791.03:666.1.0375.5: 531.787 (088.8)

НАУЧНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ СВАРКИ В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ С ИОНОПРОВОДЯЩИМИ СТЕКЛАМИ

05.03.06 —

технология и оборудование для сварки и родственных процессов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Киев 1997

Диссертацией является рукопись.

• Работа выполнена в Черниговском технологическом института.

Научный консультант: доктор технических наук Харченко Г.К.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Коря Б.Н.

доктор технических наук, профессор Григоренко Г.М.

доктор технических наук, профессор Кваснипкий В.Ф.

Ведущая организация: Харьковский научно-исследовательский технологический институт приборостроения.

Защита состоится "14 я мая 1997 г. в Ю-00 часов па заседании специализированного ученого совета Д 50.02.01 по присуждению ученой степени доктора технических наук в Институте электросварки ны.Е.О.Патона'по адресу: 252650, Киов-5, ГСП, ул.Еокенко, II.

С диссертацией когво ознакомиться в научной библиотеке института. • •

Отзыв на автореферат Д экземпляр заверенный печатью/ просим направлять по вьпеуказанному адресу.

Автореферат разослал " / " ô "Q-_ 1997 г.

Ученый секретарь спецяализировя ного ученого совета, k.t.h.,'v^ JL5.Вернадский

ОБЩ ХАРАКТЕР!ЮТИКА РШТЫ'

Актуальиостт. проблеки. Для производства нового поколения псрзичигк преобразователе;': незлсктрпческих величии /датчиков/, я других спецузлов, ксгользуеик 'в спстслах управления л контроля разлгегеггп технологически-1!! и бяологячоепкгп процессам,. a тзг.~ "о тохнзгчеекпп! обьеотаки, потребовалось ретеяпе проблем получения прочно-плотшгх нерельеглпк пршлзпошшх узхов от разкород- ' них г.:атерпаяоз, включающих детали пз полутгроводктковэго' кредпот, стсгла л кеталла; .Для сохранения лонструлгкогошх я экешчгата-цггошшх качеств дотаю!!, входящих з уяли, процесс соодппсппя дод-.еп бить осуществлен прп капболоо traiacé тетлерзтурах л по-хфпткчшгх давлениях. Прпген'енно разработанного готода олсктпо-хг-.'лчссгоп сварки в электрическом поло.позволило резт пробло-i"f получения.прочно-плотних перезьеглшх узлов га разнородных материалов. Отличительно,'* особенностью этого метода, по сраане-ншо с т.'стодом дпфйузкошюй сварки давлением, является пепользо- / ванке постоянного электрического напряжения прпкяадывасгаго-к сборгсо поело со нагрева до определенной те?лператури при котором-стС'Кло з электрической пепп являлось катодом п исклкяснио внешнего давления. ' -

В Украине и за рубелем вмгалнен ряд научтнос последовал""! . по соединению разнородных глтерп&тов зтигя методом,; среди которых-особое тесто зани/ают работа Березина Л.Я., Кцелко Н;С., Померанца Д., Всйса Г., Брока А., Приходчепко. В,А., Топкого Л.В., Евдокимова Ю.11. и другпо. .•

Несгатрд па то, .что псследовашшга по данному научного " • .направлению занижается большой круг, ученых, проблема настолько .

• !^:огообраз:ш я слога, что в пастоядео вр'ая eujo недостаточно Езучопа (¿сзшх-гзгочсекпс процессы, -.пропсясодсцяе п зоио коп-vaxra соедшшзглх'шторашгоэ, не? единого взгляда па фазиз-хк-tsrcccœe процессы, цродсходящю в sono »соцтаата иолупроводац-лг . вого irp ог.шхтл п кавара с иокзпроЕодядад егоm: научной основа pcapsdoTis: тожодого: « оборудовав олехярэиаетчесаой •csaprs?. OioyïcsB^ï .дсюшо ко выбору п подготовке сгоиол, кэто-.раэ долгщ ос&адагь качготсо^ îss: связусцого, та:-: к какэтруй-'•• двойного зеркала. О'-сугс^суо-г* оупкй! юпплоший подход дм: •рсасгшя Cgmzzzoïi еэдотп соэдзапя 'иадезиг сварная узлов, .

Тедка образе;;,_ виязл'ошш п теорогсчосдоо обойзнае зедэпэ-Kûprocïd) продсосов взсилдс&ижзя -ргзЕородуах кагераалов в уодовдгаг ¿лезкроялагчсохсоП cBapiU: еткястся крупной научной и ^одкологдчсстсо!! проблсрй, алззцей вайю а пародцахозяйствоакоо . Э1:ачсш:с, акауашасть рсзо:см которой обусловлена гее возроста-кцгл Еэтррбносъсля в !»шх технологах п оборудован?.: .прп.:э- ' *. п про:ДЕодству даячндов с друг.п: спсоузлоз.

Нрлт, работп. рсзрабояса пгучних п .ъехшлогпчесгсв: оскоз Ьда1ч*1рохЕ1лчсо1»Й сварки в олектрэтеокоа подо тпухфогэдкзгэЕОГО г.*рс:.:сл п товара с гопоцроводезпга: стохиаал в твердой фазо чороз »зптсагпруеазэ плоогзго голироваянао поверхности на основа кссло-дованая дезша-хпагчесган: яглоиаЛ в гс; пЬптсххо.

. В соответствен с постаилзнаой цель» в диссертации резались ;. рледугщо оск'овныэ задач:»:

- сэучипо езвсоишх способов управления проаессагл: твердофазного сзаа^одсЛствая прл сгарао рзз.юроддшг гатерпалов в твердой фаз о и возде^отазо алсэдетческзх талей на ста й родств&шшо . процесса; .

; - оштаазацш ваббра евлаукзвго ц шистругашонпого нонопро-

содялсго етохяа; '

. гселедрваизо изхскязна п хетотакп мкягрохзллотсслого процесса взаямэдеПстгкя осаргвасгга ¿зтсрааяов; '

- псслодогашю падет-лсстл cnapirjx узлов;

- разработка повой тсхкЬлоглз- олк:тро:гсотес1мЗ свлргп: a олелтрллеслом шло полуЕрэводта»кп*о хфекйпя ~ ковара с ::зкэ-проводяггл.гл стаглагл, методов локтролл :r упраглскля прогресс::;'

. - разработка кэгого ев^ропого оборудогглпп псбзрзлпз-евгропиой- оон".зт::л дат рег-ллвгдпл îo::i:o::or:r;co::oro грсдссса с.1й!-:тро2ггт.гпес:;оГ! свар:я в злоктрипсу.ям поло;

- выработка говнх'лслструлцлй нсраэ^ст^шз узлов дс?г"п:оп.

Прз рс2с-:глп гастаалсягг: задан исходила дстгло л предггеал-

хз базхфовались результата:! тсоротлчссклх и о:;спсрг*:йта,-гг,;г.гг гсследовавхП в областях твердефвзяогэ взсхггэдсГхтвлл, и

г.1?лл1 пэлзгпролодглл^гглг п дхзл схтслле&сс: 'пат:?лллвз, глег.гпэ-хг.лпх тверд:.;:-: олектрэяггоэ, (рлзгнсслоП хг.:глл, свархз а твердой (разе л natos разпородсих глтерлалов тахзп: водуцлх 'ушшх лег.: НаГд:гга Ю.В., Еременко В.Н., Рсссс:л:п:с"яго Л.Л., Ксзаловз И.О., Блллпа 3,Л., Пресаова В.Л., Оретгсшз П.?., Треть-зава «yi.» . ЧебоХ'.пт В.И.» Перхлльсва М.В., Любшпва "Л.Л., Еврхутхха В.П., Борлост» B.È., Румзха H.A., Ириходлшг.о В.Л., Деллпа Н.Б., Франщяпгеа И.Н., Хоу|фа К., Барре П., Брауна'.'., Пог.-рапда Д., ' --ВеЯсаГ., Иофйо A.Ö.,' Тареева Б.М., Гштеря^яща Д., a îoisïo па материалах кандидатской диссертация автора доллой работ».

!_'стол» псолплогя1птЗ. Теоретической л готодологзглссглП основой исследовании били разработки учстсс Укралнн а .зарубегяпя учышзс в области теорли и тактики съархл.в твердоîl фвзо, а тач-:г.ч досталспия полуленные в смазки*областях, науки я -техгапот.. ;

Комплексность те:ла 'предопределила многоплановость инстрт:.:оп-■ ташшх методов псследоватш. Так, сирою использованы :.:отодп оптической шпаяхотрзфяа, рентгеновский структурный и шнрореитго-косяектралышй анализ, дилатошгрия, олллпеоме^кя, ШС- и УФ-сяоктрокотряя, куяонокотрая, .грзвптометрая, тфофилоквтрий, ï-tmepo-. '«гаердоызтрия и ^отокстрпя. ■ •

Исследование прочности сварных сосдааеппВ протаводали ïia раоршшой кагшю Р-£00 исшльэуя при этом различную оснастку.

Исследование горизкгеностп сварных узлов производили с использованием гслпеюто тапепскатсля ПТИ-Ю.

Исследование термоцлпшрования проводили в каморах тепла :'' .и холода Ivi'X-IOO. •-

Добройюс?х> диэлектрических материалов исследовали на вхсо-1 . шеодьткэй пробойной установке УП7-2М. •

Eco слогаше раочега проводок с псшльвовапсса электронных ' Еншслптельшпс мшкн.

/Основу исследований остевая.башюй объем окопор:а:снтаяь-V пих.работ, которие просо доих .на натуршйс' узлах с'использованием дссятми и сотен испытаний. • . '

V.rmrv'w. новизна. Сцхзрмулкровашг основное научко-тсоретл-чоояяо шлогхшм реэешш проблем повгаешгя-г^екттакостп про: дессй .взсммгдойстоия глокду iieopraimnecKiasi 'конояроЕодяпщмк стек-:'.ягжи п.-Ерас«ааккческшя штериалдаз при их сварко'в твердой

через плоские полирэванше говераюстн врп'шклитх теьшора--турах к но критических адшшх давлениях путем воздействия впут- : -.. ранних и впелшне эдЬктсзчесхок оолей 'напржхежхостах» ворадса ;. ДО® В/и, создйсасиш: хфщзддшаегди високовояьтпсл постоянном *•' иаг^яг.ейлс:-'. ■-...".''':. "' .'•■■.'•■ '•"'.'■

'.Л .,'/•: Установлено, что ответствощши за процесс образования.свя-

з^тсзго продукта в л идо оксида мгдну кристалличссхсиглт матсриала-I"* /преминем, поваром/ и стойлом при электрохимической сварко яат.готел и'/лплфоззогяше атомч ппсл&рода л ОП-гпупти, поотагпяком которнх под действием сил одспгрдчесгдго поля ягля.тся цслочпо-содср^"":зо стекло, облядатасв вря ого иогрово и пропускании тока качсстсагл твердого элстяролэта.

Установлено, что дал егздглия условий транспорта актпвпн" но!,'оз ;сгслорода и ОН-групп з ¡золу контакта оварлваемнх материалов кристаллический иатврагл з тяет'/гричосяой пота должен бпт& алодол, а с'ггг.':о, соответственно, катодом.

Установлено, что слектрохнг-пческсл л-^пна маториачоз гоз-ахгпг. л/лт» через контактируете плоекчо пшропаянно поверхности, получешшо полированием их в водкпх суспензиях оксидов поркп, лантана к г.елеза в присутствии кербокенльннх групп кани-1Тольно-сг.»лдиого полпрэ сальника.

Установлен кехеяпзм электрохимической сварки крнсталлпчсегах материалов со отоютатат, вклячакг^Ш сближение свариваемо: поверхностей материалов за счет внутренних электростатических сил сжатия и процесс образования сгпзуглзго материала за счет анодного оккелмкя полупроводникового кремния пли аолара, при которое начачьгая схвстивгнпо происходит. по етяровыступгм конгантпруемлх

'„'сследована кинетика процесса хзпсэтсского взаимодействия реагентов при электрохимической сварка и влияние на нез различит: й'г.ппа-ггт.гтчгскл;: факторов, Установлено, что характер гспкетп-чесшн ксшзоГ: спада тона го примени 1/<£ / г-тшз? являться шва-затопрм скоро«-.:: и качества протщгагая процесса химического -панмод-г^ствип:. ~

В

Установлено, что критерием полноты п завераенности процесса слектрохншч сской сварки является количество электричества прошедшего через щелочносодераацео стекло. Получено математическое .выражение связывающее ряд технологических, параметров. • На защиту внносятся: ■ ,

I. Разработанные научные положения, обеспечивающие решение проблеш получения' норазьемиюс прочно-плотнкх соедииешШ в твердой ^аоо прецизионных деталей из полупроводникового кретлнкя, ко-вара'и стекла через контактируете плосгле полпрованше поверхности ггрл' Ш'.зких температурах и но критических внеинпх давлениях путем нагрева и 'прзугожешш высоковольтного' посгояшого иалряле-1П1Я,- в электрической цепи которого кристаллический материал должен бкть анодом.

; 2. Разработанная теоретическая схема элементарный процессов, при свари о протеказсщпх в стекло, на границе стекла с крпстаяла-ческии иатэрпалоы, в переходной зоне к в саком крястатлической материале. ' '

3,. Выявленное фпзшга-хтдгчеошб закономерности взюшодейст-вия п требования при электрохимической. еварко а электрическом • . поло щолочносодер^сицюс стекол с юлупроводтгковшд крогшнек к ко~ варом в основе которых лежат анодные топохллическио и шкрообьем-. кыо реакции с участ .ем активированных конов кислорода и ОН-групп, поставляемых стеклом под. действием сет создаваемых .внутренним электрическим полегл и определяющие технологию подготовка поверхностей стекла под сварку, температуру, сварочное напряжение, длительность процесса, . :.',."...

.Реэработалнал'?с*гдо-одэтесваг юде& зсорткктшй *оян''\ свариваемых материалов я•реэуяхдлти^^м^хзюкчесюк исследований переходной зо.чц. '".■; "7;'"'\ ■ ;■' -У-.'' • ' .

5. Результат!! кинетических исследовашщ процесса взакгадсйст-вия разнородных материалов при электрохимической сварке, возводящие определить скорость их протекания.

6. Разработанные и внодрешшо в производство:

~ технологические процессы электрохимической сварки в электрическом поле полупроводникового кретлгая и ковара с соиопрово-дндигл! стс:*ла;л1;

- технологические процессы подготовки и обработки контактируем« свариваских поверхностей деталей го стекла и ковара;

- метод контроля процесса электрохтглческой сварки;

• - конструкции четырохкошюненткых узлов датчиков, ■ рско:.;енда-ции по их коиструировошвэ н технологии пайки стоклоковоровнх г.'ембранодерзателой;

- конструкции сварочных установок, сборочно-сварочпой оснастки и рекомендгют но их конструированию.

Псактическая .цпнпопть и реалгаения результатов разработок.

В работе ротена крупная народнохозяйственная проблема, связанная с разработкой новых технологических процессов и оборудования для электрохпкпеской сварки в электрическом поле полупроводникового крешяя и ковара с кокопроводядзыл .отепляет в.узлах датчиков и герювьедоз для различных отраслей национальной и за-рубштой прокьглленкости.

Разработаны конструкции датчиков давления.

Разработана и изготовлена серия сварочных установок и сбо-рочпо-сЕарочНкх приспособлений.

Результаты исследований, разработанной технологии ц оборудование прсоли огштно-прокшленпую проверь/ и внедрены на предприятиях г.'/я Г-4147 г.!.'ескт):;, п/я А-8558 г. Чернигова, п/я Л-1691

г.'Пензн, Кшпнсг-ского ШШЭП, Сшст-Нэторбуршсого ЕШЭП, Ульяновского института датчиков, Калужского завода остоштоолоктрообо-рудования, Ульяновского 1СБ приборостроения с заводом, Харызовскогл Ш!ТШ, Одесском СКТВ "Элемент", Украинском нпцмоислйгом институте шлущкшодшхшв.

Основнцо результата и методика исследований испрльЕюпаихх в учебных курсах "Специалышо методы свари: и пайка"' в лабораторном практикутло, курсовом и дипломном проектировании, в научно-исследовательской работе студентов специальностей "Технология а оборудование сварочного производства" и "Технология мапишостросппя" Черниговского технологического института,

, Апг'Обгдткя tiftfinTit. Осповкно результаты работы дохаходтались и били ¡предметом обсуэдешш на 18 научно-технических кокйереп-цлях и семинарах, проводиыхк в Период ö 1CJ1Z по 190? годи. Б полном объеме материалу диссертации прошли предварительную око- . поргизу на научит: семинарах Чершггошюго технологического ин-' статута, объединенном научном сехлхнаре тохнолопгчееккх отделов ИЭС пгл.Е.О.Патона HAU Украпххн.

Публикации. По результата: вшшнешшх исследований опубли- ' ковано более 40 печатных статей, издано дао брежфп^ноглзна разработок защищена шестью авторскими свидетельствами.

Структура >т обт,о.' дисоротгцгпх. Дпссертсцхгонкая работа состоит : из введений, пяти глав, общих выводов,. omiöita антормурн ix нрп-лометхй. Работа изложена па 315 етр-. «aaitHöiracHoro текста, включая 44 таблицы, содержи IG3 рисункоь, список литература из 187 калмеаовашхй.' , '

• С

осювюв содкгашз работы

В диссертации обобщены отечественные и зарубежные достижения, а такяе результаты собственных исследований в области теории я технологии электрохимической сварки в электрическом поле крис. таллических материалов с понопроводяцгали свеклами. Наиболшео . внимание уделено изучению кинетики процесса взагалэдоГютвия полу-' проводникового кремния и товара со доаочносэдеряздпкл стеклаот, применяемых в узлах датчиков и гергловводов.

Метод электрохимической сварки бил разработав в связи с необходимостью низкотемпературного соединения полупроводникового кремния со стеклом в прецизионных узлах датчиков давления при некритпчннх сдавливатаппс усилиях. Затеи он бшх примзиен и для сварки других металлических материалов со стеклата. Отличительной характеристик^ метода электрохимической сварки в электричесгом шло я&тяется его применишеть к определенному классу сваривасшх щелочносодеркацих стеши, а отличительно?! особенностью - при-иеняеше сварочноо напряжения . постоянного тока, при которотл стекло в электрической цепз выступает в качестве катода /рис.1/.

Как показано в работах З.К.Еременко, Ю.В.Иайдпча п В.А.Еачпна, основой процесса соединения металлов /полупроводников/ • с окспдосодеряэдипп катерпалаиз:

Рис.1»Схсш электрохимической сварки: I - токоподвод; 2 - пруяина; 3 -нагреватель; 4 - кремний; 5 -стекло; 6 - стол; ИН -источник нагрева; ШЪ -источник высокого напря-

/Ьтеклаш/ является тоиохимкчесвое взадтдействив с участием ионов кислорода, протекающее по реакциям замещения шш присоединения. При этом, исходя из .кондапцкк активированной адсорбции, процесс формирования соединения принято рассматривать по троХ-стадийной схеме, которая предполагает последовательное ¡протекало следующих стадий; образование физического контакта, активация соединяемых поверхностей, возникновения очагов взаимодействия и кинетики их развитая. !

. : . I

Подобная трехстаДпйнаясхема формирования соединениякмэет

место и при электрохимической сгаркэ. Однако сложная взаимэсвязь-: ' -" (Тпзпко-хшятческих свойств стекла с воздействующим на него сварочным напряжением п как следствие с воздействующим внутренним электрическим полем, акгявирущим процесс сварки материалов, предопределяет особенности протекания элемэмтаршгх процессов на от- ■ ! ; ; - дельных стадиях взаил»действия. Твердофазное. взаитдействие мек-У ду рассматриваежл; материалами. происходит на основе окислитель. ннх процессов с образованием"сварного шва в виде связувдего. ок- . сидного слоя. При'этом в качестве источника активированных окис-лителышх компонентов шступает стекло. . ••

Исследованиями дегазации стекол-.при тершчеокой-обработкс в интервале, температур 200,..500°С установлено, что из него вы: деляется 70...85$ пар .в воду.1 Предварительная вакуумная и хкйи-ческая обработка в плавиковой кислота на меняет этого процентно-,, . ■го' соотношения п указывает и г то, что вода входит.не только е. / швархностныо слои, ьо и в структуру самого стекла. Туэличеотво , воды выделяющееся о прщюворхностпух слоев ьрц темпврстуро 400°С . составляет примерно,' 4-Ю"3 л.тор/^'ы3; . ча^^й*^ .Р^??' бойше чем ваделинаьйоя .аодк' о поворхносга;; Яссл^^азия^

инфракрасной спектроскопии я ядерного магнитного резонанса уста-но ел оно, ^го количество прочно сеязшпшх ГОЛвКуЛ воды о коордл-яшиоияо-аепасвдегапгми ка поверхности стекла атомами кремния

Т7 •

составляет, примерно, 3-10 м. Поверхность стена имеет сложный гидроксильнкй покров, состояний из двух различных участков: силанолышх $>1-0Н , содержали« гйдроксильные группы и сллокеа-новых $С-0 - , содержащих отемнекиелородние шстикл. На один ианомотр квадратный поверхности стекла.приходится 7,8 атошв кремния, при этом степень заполнения поверхности составляет 3,9 ОН-групп/ге^. Кромз этого источтцсои кислорода является и сг»-а структурная сетка стекла. Согласно глэдели Захариазс.:а стекло представляет собой структуру построенную из кислородных тетраэдров, окружающих атомы кремния. Ка-здыЙ каркасный /шстиковый/ атом кислорода связан с двумя атомами кремния, образуя силокса-повув группу 5. - £)-5г.. Вводимые в стекло мэдифлцируидие оксиды ;делочных металлов, способствуют образованию в пространственной сстко стекла избыточного /немостикового/ кислорода. Этот кислород икеет одностороннюю связь с сеткообразувдимн атомами кре?л-ния. Вторая- валентность используется на связь о соседними катиона- . ми щелочных металлов, и, в частности, с натрием и она является мостом розркЕа связи. Число нег-встиковых ионов.кислорода равно числу ионов щелочных металлов.

Возможности протекания окислительных процессов подтверждается проведенными термодинамическими расчетами /таблица I/.

Для интенсификации протекания окислительных процессов необходимо создать условия образования транспортировки активного кислорода в зону и через продукт реакции. Преодоление. энергетического, барьера транспортировки и снижение его высоты происходит

эй'счет внаднего электрического поля, прикладываемого к сборке, при котором энергия "активации переноса ионов может быть снижена на величину Е£л£ .

ТаЛсшца J

Результаты термодинамических расчетов реакций присоединения

Оксвд | SiOz {; FesQt> j el-Feр. Os

T' °C Г 300 1 400 I 600 1 400 t 600 1600 i 400 У 600-í 600

-j —,-,- ,— r j (--p-1 ¡ '--

кДк/' ¡ 77I,2|753,2¡ 735,I¡443,6 ¡426,5 ¡409,6¡4Г7,3}399,4{331,3 шль lili 1 ' Г 1 ! í ?

Процесс образования связувдого окоидкого продукта '/сварного шва/ имеет комплексный характер и объединяет совокупность физических эффектов в объеме и ирианодпой области стекла, в контактной зоне стекло-металл /оксид/ и в обьемо оксида, определяющие в итоге возможность и скорость образования связующего продукта и присущие им свойства. Согласно разработанной теоретической схемы. •■ сварки ка-здкй из физических эффектов сопрзгюэдается одним или несколыоши элсментарншя процессами. Исследования ряда щелочног • содержащих стекол показали, что ток в стеклах переносится понал . натрия т.е. их ионная проводишоть затарит от количества в них оксида натрия. Перенос током ионов натрия к.катоду сопровождается концентрационной поляоизшдаей приак >дноМ облаоти стекла, при ко-' торой образуется обедненный ионами натрия слой. Гипотетическая ' шдель миграции ионов натрия 6 стекле тпшдставляеася следующим /. образом, ■'.■..'

Около каждого кемостикового кона ююлорода стекла имеется . нссколы». энергетически а:т*шален*ф»: дазгашй. доотушшх 'для раз-вещания щелочных катж>нов'ва1фия,- .Модедь допускав*-два типа . ионннх. переходов. .Первый за-клет&е?^:? к trawpoTd диполя /0~- Д'а /

путей перескока катиона-кз одной поэзщжт в другую вокруг данного вемостнгагого нона кхслорода. Токио .перехода даят определенный вкягд г дпэлектртесгло потгат, однако не приводят к поступательному двкхдапнэ коков прн- переносе ионного тока в постоянном электрическом поле. Второй тип двккекня конов протекает в два этгла. Сначала катион натрия покидает своп нормальную поэицют около кемоотпкопого лона кислорода и занимает одну та разреяеп-1ПК позгцкй около второго пемостагдвого нона кислорода. В результате этого возникает пара "детектов": первый немостиковнй кон кислорода не шго? в йвляоГгасм округайпя ни одного катиона, а рторой KèwcTHKOBH'i ис?г кислорода игюст два катиона в бяткайзем 01ф7>те)пп1. Да^ьнсйча-т ?с1грая;гя катионов молот быть обеспечена ;гс,:с заполните*' "т-жг.«",*?-:" около первого кегосрккового кислорода цутсм периода еос^-ктл г/пткрноэ, так а нероотюка'/и "нзбиточкогс" кятнэпа от г;;го пс o-ívrr^roro кислорода во соседним редрояен-:".".• пезгжгк, faa?.': отаочает переносу тока дефектакп (5рен-кс."л. Здесь po;r¿ м'-'^'у^^лмял: катионоз игряят избыточнее т;:о:ш го?ло не:дасУ:я»Г;ого кислорода. При этом первый тип полных переходов соответствует обрзяовртгэ "дефектов", а второй -жграции.

Развитие когжптргт.'огко;! ::ол;;р:;лоц:;п прнйодтгт к обр'зов!--!"го внутреннего ол.'У::трт-:ес;'ого юля. Квчрягтетаэоте внутреннего плектр.г'еогого коля м зоне сосдинсння разнелт как от nepppnciro?-дс.-;с;п1л г:;с:шего голя от нртг.'л'-.цнгпо.^ого сварочного кеггря-т'птгя, 'Àiiii iï от внутр^ного электрическою ноля ввзгелг'ого перергеггре--дляенпс:.: олектр:гчссю:х зяргдоа яри кощектрг-лнопгои голя]г-.г?п:г.: ü-г.к"'". Р грV' '. с i гс ' й л1о i ". ■.. "•'.•■:: го г~я:гтр:"!;~с:'!.'.10 но." я и:".': от гсог.с-'Т.'П'^.с;;;'.:-: repie.-evu:r оонн T0v";T;Ï;

'диэлектрической проницаемости/. Величина внутреннего электри-. ческого поля зависит от электрохимических процессов внутри стек. • ла /поляризации, количества протекасмэго электричества/.

На основании экспериментальных исследований й расчетов установлено СТ= 400°С, И = 1000 В, /V- 1,4 кал) V что общая электрическая налрязюшюсть прианодной области стекла составляет в сумме 7,8'Ю® В/ы, при этом величины этих натяженностей имеют один порядок. Сипы внутреннего электрического толя создает эффект Переноса окислительных компонентов посредством механизма дальней миграцдп, а такаю по мюгдоузельному механизму соответ-. ствукцему миграции .ближнего порядка.

Напряженность электрического поля таете приводит к эффекту ориентационной п деформациошюц поляризации структурной сетки стекла. Ориектацконная поляризация. тлеет мое то для тех диполей, \ в которых телесный угол 0 -¿ 0. Расчеты деформационной поляризации 5£- О показали, что ирираи1ение дганш шаюнного расстояния , в интервале температур 200-400°С и прикладываемом напряжении , 400-1000 В мзгут составлять Б,6. . .21,9 ил.

Таким образом силы внутреннего электрячзсксго поля способ-' " ствуит подготовке и транспортировке кислородотод^жагдос кодексов в контактную зону свариваемых материалов.

Для создания условий твердойазного гзаимодействия необходимо шкетшалько вбгьшогае сближение зал плотный физически!! ' контакт мет.ду реакционными 'поверхностям соединяемых материалов. Это достигается двумя путяги доюлнязджи друг друга. Первый путь связан с использованием плоских гоктгнетируешх, полирован- - ; них поверхностей свариваемых деталей, а второй - с использованием электростатических сил с;хатчя проявювятлхся в процессор ••

воздействия внешнего электр:гческого поля. Расчеты показали, что для свариваеж: поверхностей, отвечающие 13, 14 классу шерохо- ' ватости при усилиях сглткя в пределах О,Б...83 Н/гс.£ фактическая площадь контакта Дг составляет 0,03...57^ от ко".тур;;ой Ас , а контурная Ас . 12.. ,11% от нокппачыгай Аа . Величина зазора при этом достигает (1,2,,.0,3)- 10га. Удельное число контактов по г-жровнетутка? составляет С...610 'лтДт^ при среднем

о

их радиусе 0.4 мгел для выступов и 1,7-10 или для локашких выступов. Величина средней плоцади пятен контакта тлифэвыступов для тех лэ условий составляет (1,56..,5,о9}-

Исследованиям установлено, что наиболее приемлемым катодом юзволягдигл получить .плостша висококочестасгаша контактшю сва-ризае'..ще поверхности является метод обработки стекла полирование:.: на хгли^олыга-ПЕковкх полировальниках с использованием з качество полирумдего материала водных суспензий полирпта, включаетЛ оксиды церля, лантана н .-холеза. При полирования очень устойчивые сялоясаковЕО груши $¿-0-51 сте?сла разрузавтея и одной своей оборванной езязъп соединяются с ОН-грушташ, образуя гидрокстпь-Ш19 группы в виде и ОН-гругп, Как показалл оллипссмэтри-

ческио исследования поверхности стекла, наличие в материале полировальника карбоксильных групп способствует образовании сплк- . каталя толцикой до 200 игл. .Сяляпагель в процессе ааверсазсЗ стадии полировалгл пт:лл методой ркзкизкваотсл по полированной поверхности, заполнял "яки" и трещины. Кроме этого установлено, что такое полирование позволяет такяе побить поверхности стекла обладание потенциальными реакционными сеойствегп. Исследованиями тагас установлено, что. полированная иоверхместь обладаем тойЕяенноЗ шкротзердосткэ составлявшую з.сродней 3,9 ГПа, Полученные результата позволяют здесь выдвинуть' концепция сосди-

15 .

нения разнородных материалов Через комактируешо плоские полированные поверхности.

Расчетами установлено, что при указанных вше зазорах и прикладываемом напряжении порядка 1000 В в интервале температур 250...450°С медду сталированными йоверхйостями деталей .'развивается безопасное внутреннее- электростатические усилия ската: в пределах 2,7-Ю9...2,7-ГО5 Па, что претгкЬот используемо усилия слатил'нри двКтузиошюй сварке, сила электростатического сжатия прямо зависит от величины прикладываемого сварочного напряжения, температуры и обратно от. величины зазора меаду коктактяруемнмн поверхностями. Состав стекла не оказывает кйглго-лкбо'вл;штк на этет э^ект.

После доставки атомов и конов из стекла силами электрического поля к поверхности металлов или их оксидов происходят процессы физической и химической адсорбаайй. Затем протекает шел о-дующий процесс ионной миграция. кйслородосодержайих конов п обьем оксида. Миграция иоНсв ссуцестЕПяетоя но вакйнсяониому, мвзду-удельному и обманно:,^ механизмам, а также по кангаем Реяспа. При этом ионный поток Ъгжет бять олксан выражением Кабрера й Мотта • ... ;

'' '7 (I) ....

При напряженности шля в пределах Ю5.,.Х07 В/м конадшраздя •ионных дефектов в оксиде ющг составлять 10^.».Ю^5 гГ'\

ЗшшгчнтсяШв» вроцесовкн ямямтся »збишдействио еыпаи- . рояаккнх ионов и 03-гругк с ионе!® металла п рост евдауадего оксидного продукта. В случае на'аноде протекает ре-

шения типа .'.•.'

'." V • к ■ ' ■■ '.-.'л.: '

Ме=М Г+ге'. (2)

Количество СВЯЗующеГО продукта мэхно вычислить, укнояго кассу иона на число ионов, участвующих в процессе

Am = an=MQMze=MQ/Fz, (•%>

гдо: Cl - количество электричества, М - молекулярная масса, р - число Чародея, Ц - масса иона, Л - число тдоноз, А/а -число Лвогадро, ~Z - заряд кона (валентность металла).

Преобразуя это уравнение г.хшго определить объем продукта

реакыии

V = Q М ¡2? Ff,

UJ

гдо: J> - плотность оксида.

Расчеты и теоретический анализ позволили определить юделъ >л«фозонн контакта свариваемых материалов и кехштзм соедппония. Па первом зтапо происходит ....._

сближение поверхностей за счет сия электростатического платил. "а втором этапе происходит образование связей по микго выступам контак-тируемнх поверхностей. И на заключительном зтапо происходит заполнение ну с-

1 / ít

Начальная fiicujaá,

j i v'

Рис.2. ¡Лчкрот.ггпель клптактной зоны свариваемых мато-•пкатоп.

тот и полное сращивание контактпруемых поверхностей. Яри этом имеет место три процесса: дн^узия во поверхности или в газе, гкяпчая с^адчп зародтаообраяот!аш5я; реакции на транше раздела; ди^узчп через гоодукт. Лиг.кг,фущей стадией гетерогенного процесса яхл-и-.тся псрсиос окислителя через- расту»??« пленку оксида

*и хсзгооскоо .игзлзэдействие рсагентр л' поед .прйяоггигдаЙ к истод-

лу ЕШ* ПОЛуПрОПОДИИКу.

Конечпой^елыэ .изучения процесса сварки является разработка онпа'Ллышх релпзв их'проведения, шзеоляэдих получить сварноо -соодкпеииэ о заранее аадшпшмя и в0спро1шадш.:!п.и: свойствами. , Оптимизация рет-игов процесса с-варкл осуществлена на основе' вцдо» лрнаой гр^ткш независимых параметров, упраазяздкх процессах;, определен:; степень к характер'.«» адшгкд на адютщду п свойства ' соединения. /

Воздействие олектр?!чес:йго шля однозначно ещ)сд<эдогс)| концентрат! ей'и отфхией рсап:рук:та:х "чосткц;' Однако тл тг^ктшео оказывается слопкои слоит« коитролк[.окатв .1Гу:;:1;;о'Г;г;оТ параметр ■ сварки. 'Практически вэ акспердаентсяышх- исслсдоеапкях родимом процесса сварка: -управляли- с шмоць» таких. удо'бкхвг карате-; -рои, как сварочное илямгенпо,. температура, яол'ячоетво Еропд;^:--кого элсктрачссгва.-. Щх>водс:тай анализ кшскгчсошх осхскгаз-кэстеП образовать сварпогу с»еда:гсИ:д гёжазгеде-?, *;:;> »е?ри окаспвазт влияли;: да скэроста »роста пдогр-те.. с;р?гзкцзД. зоны и его'свойства, , ■' ' ; ;

. Исходным перм-аг-ром*. влкяад"^ па-вройсрс грк .щтях .

условиях является свзрсии»^ пап^-ксдое/ сзазомуот' .¿ютор^гу с йа^яжагаюствд Е -в «мшчсэшид Щ ;шй;о. . '

представить к{ц? . '■ • •

где: Аг' - .¿Лкдэдь .жнтакта пяосше 'сосер'ДхкдасГи

б - .тав^зйй врод^л связка; •

У еонхлос стекол в сязышх. электрических полях нарушается стщизгсфацй -1>ззе.1 елйяролроводиостп к ' разрядаэ •

'■■•■ • 18 \ : . .• ; .'■

. rrpcTiodcíf /проСоПД' Иетрялснпо пробоя, при прочих усло-

• ■ minx, сглпсл:о с линеЯшяли рззгораг.тт дааясктрйка jî ого

. c^nî'ctrG'?:!. '¡Ггслг.'Догап:гл?.:п устаиоглбпо, что величина пкгрггг.спи проСся 'У® тагах д:рлектр:г::оз стекло "ГЬгропс" з- rrrje— лапа:: толегп I...7 та соогкушсг 50...Ш) :сБ, в то г.ре:-я яач ' для гоздуха ото капряткшо на порядок пиле. Болоо oircc:.'tt*2 . ляятел тгорхпостппг разрядные процессы, ' гознгг'.о.мгй .чапр.т-.'.'.'егг.! перекрытия Uff,-». 3 cnr:n? с зтин необходим соблуда? гр:', котором евзгэчкэо неирлпп.н].а до.чгго бтяь м:п:*яо вел:Г-:':::.\г нагг.ягпенил пгргкртотя Uc А? . Гез.~едоваппг.*л р::;;г,

2i5...S,3?î оксг-а нгфггг^тигсглско, -то 1галр';г:с.пгз трек"?-'?.";; ;;?ллп7ся'и.-ссг» сг:г-а / /, - тггоратурп сварки / "f 7- / C¡.\ /»

пгбяпг-:;::; толпин п^ллдгл 1,5 чотк?л пс:'Л}гг:-:::г"Л ■

переггрытня ттрслтп';е:^:т госло к?:рсг-л до Длл

толзда п -продолах до 12 tô глгпаблгдаяся ссг.тстсть

напряжения пгпекрнткя от тсхяера^урз п сол^Р""'-*— о~сгда ;г:.7рлл. На основами псследояпп;;?., стегла з 22г::с:гзст:т от сод-:~:г.-т огхида натрия мэгуг бить erprnn;rpo-r.:~! s, г~рн: ""-р:::;". - Г.'.-ТСЗ; C-'O-I - C52-I; С'-З-I ~ С37-2. Zt.п ггзл Manon сто--, грл rz: : rom до Г„5 з ïcwiepiïyp С50...с00°С r:^"—^

napcspim» сог&глг:? Л,-а .',,0,3 а гр:г талпзпго 22.5 г: ~ Э..12' r.X- "л: сг::»д Сз:? мггто тет^^д

• •; г.ср^гсглгпл о «гемззратурм -ссгрп:: ~ -сэдсз-

firirí аелож'г* гтепез кглт.пл. 'п. гггяпгзстст с - ■ /тол&та/ -Зтл'rssÄtnrJit сг?с- '•

делиться в мжеимпльпо гозшззк» ::trcpzzonrtt сзарз» гогороо исходя та тёмпературтл: и попструяпгппыг ограетгЬпЗ стла в сварили уял ем-' игм*- состпглятз 1<'С0 В, ..

' • ' '' ia •

, Имеет место прямая зависимость кецду сварочным валрю.оннь'л к токои. ■ Величина тока определяет скорость химической решгцш в контактной зоне свариваемых материалов. Их взаимосвязь мокко представить следующим выражением

, у? . ' (о) •

В условиях готепцпостатического режима сварки ¡\Jj~comX / кинетика процесса оценивается с поыоеп»® запаси или измерения зависимости сварочного тока от времени сварки. Исследования показали, что Величина удельного тока д характер кривой /крутизна спада, наличие горизонтальных участков/I(<с) является (ТунишоЙ кпк внешних, . так п внутренних факторов

рхде: - те;длература сварки; 11 е - сварочное напррг::еннс;

- шероховатость поверхности; С^ - количество оксида натрия; " Зп - загрязнете поверхности; - хпьсгчсская обработка поверхности;.. Л с - поверхностно о состояние; Гз ~ геометрических . параметров стеклянных деталей.

.' • /Исследования сварки ряда марок стекол с кремютем показали, .что характер кривей и величина пикового тока при прочих

ревта условиях загноит от количества оксида натрия С Мл 33 .стекло. По кривым моано судить об жг/енсзггвности поляраэациокянэг •'процессов н соответственно о ккиетлке ¿лота оксидного слоя. На

• основании расчетов установлено,' что с' Поверхностных слоев стекол, содержащих 1,5. . .6,73 оксида натрия в течение'30 с удаляется

/0,017...0,С^ гаксэ натрия. Для стегла содерзэдего 1,5$ Иа20

• '?.е.иг>т1Я& удельного пакового 'тока соотокмет 4 кеЛ/ъг?, а для

. '.¿'сохла содсряопего 0,7% 1\/а20~ .ВО «кАДя»*. .Установлено, что- '

среднее количество конов взоры да]®у!цзф;ущях птг стекла "Плот о

реке" к катоду равно 1,3а'10 см при повесткой концентрации

рг п

ионов натрия 1,7-10 см*~. Приаподпая область стекла претерпевает структурные изменения, обедняется ионами натрия и пбогача-отел акт;тв!<кми ионами кислорода и ОН-группами. Установлено образование па катод» белого напета, который представляет собой оксид натрия. Графическое интегрирование завиепшетей тока от вро-моки и коаюдуглдиз* расчеты показали, - что количество электричества проаедчего через стекла за 33 о составляет от IS5 до 4169 ;~-т(л, что в процентном соотношении отвечает содер^аняя оксида натрия.

Не для всей металлов характерным является спад тока от времени. При использовании ссребрянного анода спада тока но набладали. Зто объясняется тем, что noiai соребра способны дих-цугдагрсвать в приповерхностные слои стекла, замэзагг коны натрия п тем самым компенсировать электрический заряд.

Ко'щентрационная поляризация стекла и образованно впутргг^ него электрического поля не возштжа без теплового и электрического воздействия на стекло. •

На характер кинетических кривых спада тока ьо времени а величину пикового тока при прочих равных условиях влияет величина сварочного напряжения. При этом, используя, более высокое сЕарочноо напряжение, шглго интенсийяцгровать процесс сварит за счет уволичегая скорости резкщти. При температуре сварки Тс = 400°С, высоте стеклянного образца 3 мм п сварочном напряжении IfiOO В величина удельного пикового тока для стекла "Пирекс" содержащего оксида яатргэд составляет 33 миАД*?, для отекла ЛК-105'содерт-ацего 5,2f> оксида натрия - 43 мкА/м?Д для стекла C35-I содер^апсго 2,5% оксида, натрия - 5 kk<vW\

, Лкаяопгчным образом На кинетику ■ процесса зикяст и тспгега-

21

•гура. Более "жесткие" реками сварки ускоряет процесс образования продукта взаимодействия. При "мягких" ро;ашах сварки в начальный' ; период на юнштических кривых I(Т) набллдается горизонтальный

участок и лияь спустя 2...3 с появляется характерней участок . кривой уменьшения тока. • '

. Ксследовашшмя по сварке полупроводникового кремния со ! стеклом "Лирекс" установлено, что процесс электрохимической

сварки мэжио вести с одновременным включением нагрева и сварочно-' го'напряжения. В начальный период времени тлеет место сиихрошшй |Х)ст сварочного тока с температур^. После достижения темпера, тури 320°С ток начинает уменьшаться. По кинетическим, крквш : ч ,№дпр судить о том, что в начальный период Бремени по достижении

пикового тока, идет интенсивный. процесс анодного окисления мо. талла. При сварочном напряяекпц £00 Б величина токового тока ' составляла 40 мкЛ, при Б00 В ток составлял £0 мкА и при 1400 В -. 230 мкЛ. При этом скорость реакции в начапыпгй период процесса' увеличивается достигаямаксимума, а затем убывает. Для. различи« '.•■ металлов, представлявших собой..анод,. температура достижения как. саиального тока сварки различна. Исключением является медь, для которой ток.'насыщения развивается »' разрядный процесс. После-дукцяе исследования показатк,что для одной к той яе пары мате, риалов ток насыщения достигается при одинаковой температуре , . несмотря на различное сварочное напряжение. Л Еояадое влияние на кикеткку- образована:' переходного' слоя и его. свойства оказывает щ>едЕарительнаяТ»дготовка стекла,; 'Сгда относятся аерэхошгося»,- •• наличие' загрязнений, химическая ". ойротка, наличие' ва'зфксл&шшескоы- катёр^о-'оксцяюй гиенмг ' 'естественного, тпхжсхогяештя, .

- ..'..;■ "селедоврлия;®'. установлено: влпя1;ие качества полированно Г:

..:''■' ■ '..'•■:' 22 •

поверхности стекла "Ппрекс" на характер и величину сварочного тока, а соответственно л скорость реакции. Использование стекол, поверхности которкх получены полированием при нагрузках 1,5 v/taP позволяет получить боле о качестзеннке зсзнсжистн Ifc) г.о сравнению, налракер, со стеклами. поверхности которых полировались ■ . под нагрузкой 0,23 v/\~?. Расчета показали,' что.в качвльша" vo-t.:s;iT сЕарют при. raicoBiac-токах скорость реакции составляет 2,7...б, а спустя 30 с 0,03...0,07 относительных едкнпц.

. 3 процессе выполнения последующих техколопгческкх операций по обеэякрлвайшэ, отмывке ваяно сохранить качество толировакно'1 поверхности. Исследования, проведенные на стекле "Ппрекс" с использованием ряда ярошзлемшх обеэяяривателси показали,' что наиболее предпочтительным является раствор едкого натра в воде /35 г/л/ или синтетическое мскщсе средство типа "Лотос". При сварке стекол, обработанных эт;::л! растворителям:, получе'чг ¡.^'.си-малыше пшсовко токи сварки "соста&ляодяе в среднем- ббО">.жА при ?с = 4Q0°C,. Ue = ЮОО В. Другие обезетрипателк црошаленного ■ применения изменяли как структуру, так.к шероховатость поверхности стекла.. При этом паковый ток для падок' крешпй-стскло "Гш-рекс" бил на 30. ..40^ нжо тксхтлального, а на кинетической кри-шй_1(1г) шел,кесто• начальный горизонтальней участок.

.Установили, что на' кянетику процесса влияет состояние полированы« поверхностей обработали« кислотами, щелочами, во до!;. Пары воды, каслоты, щелочи по-разному' влпяэт па состояние полированно 2 поверхности, что отражается .па характере зависимости ft*). Установлено, .что концентрированная азотная кислота, пс. пользуемая в технологическом,процессе подготовки стекла, не ока' знгает отрицательного воздействия на кшфозавду» поверхность стекла. . . '. '-■•'. . лд ' ''•'"■

Ноаячяс на полированной поверхности зогркзнешй в виде микрочастиц различной .величины к различного прайсхоздеиия, такхо оказывает влияние па к.::кот:;ку процесса. Крупные частицы бумаги, , кремния оказывает наиболее отрицательные воздействия па процесс CBapi^r.

Высота стеклянных деталей также влияет на кинетику процесса

i

сварки. Па основа:;;:;: экспериментальных данных установили 'завися- • мости пиковых удельных токов от высоты стеклянных деталей. Для пары ЛК-105 - кремний /Tt= ¿C0°C, Ц -- I0C0 В/ при высоте стеклянного образца 2 мм величина удельного пакового тока составляла 55 irxA/v:.?, а при высоте 12 мм - 20 т-зсЛ/гль^; для пары C52-I - ко-вар при hc - 2 т - 33 ¡.z:k/:,z.?, а при Ие = 12 мм - S мкД/мм^.

На основании полученных данных установлено, что форма кинетических кривых l('C) и в, частности, крутизна'слада в начальный момент времени сварки характеризует скорость электрохимической peaвдии, которую rozno определить ш формуле

• V^^-iiíU, (8)

. Анализ скоростей реакций-в зоне контакта свариваемых поверхностей разнородных.материалов по зависимости í(t) /рис.З/ показал, что в начальной стадии процесса сварит ток имеет обратно пропорциоi'альнуа зависимость от времени

. ■ (9)

Величина остаточного .тока при нормальном процессе мояет достигать 5... 10$ от готового.

' ' Исследованиями установлены три наиболее ответственных параметра, сгйрки. Температура - имеет три вачшгх значения. Первое это -то, что она мояет способствовать увеличения дсфорьсяия тк~ роЕыстугаь кентактируомше поверхностей. Второе .-• способствует

более быстрой поляризадот . . стекла за счет увеличения электропроводности. I! третье - способствует foprapo-Еакию переходной зонн.

Сварочное напряжение в первую очеррдь влияет на" электростатические силь- притяжения. Ео вторую очередь сварочное нетфккетае является ответственном за весь комплекс электрохимических процессов, 'прэтекалзцзтх в

зоне соединена к на контак- ?::с. 3. К:'.н?т::ческйя :оявая за-

еисямооги Кг}'. ■ зяпи- ' тируемих реакционных поверх- саннач для пати: стекло,

■ ЛК-105 - емкий: Uc -

постях. Ограниченно верхнего IC00 В; Тс = 400°С; Т-

• ' ' 30 с. .

предела сварочного напр/кенля

связано с разрядными процессами, которое г.огут повредить детали. Третьим параметром япаяется время сварки. Обьсдинягуляа кентрояь-hiií.i параметром является количество электричества.

- Получена математическая модель, пеяволклдая связать удельное количество ¡электричества 0ц» с В'!лпчшгой объемного ssaopá* Vj /рис. 2/, а соответственно с -топологичеекггмя характеристиками контактных поверхностей cEap}SBaei.irx -материалов

где: ИВ~ твердость поверхностного слоя стскла; V и и - козй-

фждеенты, характеризуйте опотжые. кривые поверхностей до контак-

ткровакия,- •

• 25 .

Iíjcj;c;:yi:^ní¡ ясда^оП крдассг; с'фХ.&к^ся раз- ■

. прлдсссов nojurpïôii^:-:^;.^:!:.;!.:;../::'^^---

í,::px: доталей, nonzozœzxi: ¿¿ь л

до^лсч^^'их детЬхсй /дрсилддюй стс;т:д;п:ого околка/, а тшке вксздко ;г.-{ес?г.а со1г;:лтл£;.;::х довэрх--loc"û!â определи«;:;;• идзлоглчшш требования к :: поверхностях других детагеГг а кспарош-sv корпуса.'.'/. LVcoiso качество

поверхности дстдзей с 0,05 газ Сх-до получало г.пл:;рэг.ап;гс.:, установлено, что jyin стеклянных доталеГ: падболоо ;^;;лстся ерособ полнрлвеьия на пс-козл-кшиЗадьдд::' с нско^Дов&ккк.; тр&ух: cvoiv-лs:.,; полир:;.-:; $хп içpoîS'Ci сулхЛ-атдох^о xqx: частоте Bpajc:;:;;! дол;;рова:1:;.::..д Ï...I,3 об/с, удельном давлении на детали.О.С-i...I,Б г/г;.:'" и предо:;:: S3...СО гдшут. Исследованиям по яазироваияо-коваротс: деталей установлено, что наиболее ;::лоствда:дя поверхность обрадуется др:1'1:с£сл2,зога1ва; в ддчсства Ъолирукего г.тлч.рпача состав,

>:po::yç. стсардц Ii«, одсаповую кислоту 25'*, па-^Д-Дл-С?» В ¡цадеокза типа '; _

• ^стоти полкроваЛК'.а^ составляла 2...2 об/с,

дзляровдии: ¿0.,.C0-fcnuy2.

Валкой тсдпилопгчсскоц опершей является обг^зириваггие деталей. Еа оспава^гл тссяедо::аш$ дэ oCcasó;«

рдваст' Eosapa з-чкак^й^дэ» jnrp er? ерэйходге.»- о два _

отода,.. Га ь^'о рздк:^ .д?таяп 'ксобходаэ о^згигрясм*. '

в сдетсдо, a сослав, вдяикГйгшй

' IfaSiOj-'sQt. .

.•'. дездедэдщшя по оо'кжфхв.'игга с'текла го~

; üo, дадболез прхсета.является едх&шлрогоншЯ способ,

вп^лгдааЯ обработку D pscraopa frçuiro натра /S3 v/ii/. :îp:î сггтэ^ ратурз 70°C п Ерогагш 10 глнут гслп а годном раствора С&З'склг, • "Лотос" пр;; 1С0°С э -vc40!Cíc 20 гллпут п тс.юдугтпйЯ сбрпйот:и: в Í05 азотпоЛ -кислоте а течснна 5 гапут. •

Perirrrj свлркя долг.::1.' обеспечни. тйтис зксаау.глг^онтто ка-

■ О - •

•^Х'лтд сварпггх- усдзэ .рггпопрзчнасть, по ;

"^ггл-гел'гя но r¿r.:5 -Х-ГО"" д.:?л.р?.ст/с., сто о?:, :: сорго-

n пра'^а".'- Ш';- I¿Q°C. Згн \г :''••...•; v:::; •

г,й га п?рг;: trpcrrrcl; сгсг/.о "Пирона", поггр - СсЯ-1»

лЛ.Ьп-Г-Г-* .4pc;c¡::il - с':с:т.о '.'П;гре::с" устг-ногсгсг'а г;.\.--и.г;сп<:з* Torre-ратурц, прамопя п зло::!;р.гчоог.сго н.лпря.-хг.г.ч. ?а?::Ь:;сп::сот'> ос:сс п:1ра»лотроз ó!>'"i проверена «блОп::чес:сн.п псг:пгс;ппг.г:: сгарггс ус-лоз л подвертела оле;;7рох:нлннсо:^::л крнтерпем, потор::;* бил полу-н-зл на осповгиптл грачлг-гесг.ого питегрпропагля газгег.гдети JiCi

Таблица 2

Контроль ззлестпа сваркл кремкяя- со стеклом

'^>•3 /00 .. i ' G00 \ CCD ; 1000 \ 1200

14'i ■■ 10- I 5 i 3 j :;.2 l^^íp^CSfTt-T-íCO ' • 'f-7100 T 7250 j 7150 j 72C0

f • 12,3 ZX.7 ""{ ' 12,7 f.~X2,X~

'. уади рлг^ядисъ но стеклу..Такой характер разруэсшш ' ùzi- ^^í^^t.^-W^-'innocicaí:! .рагге^ск:!, которые гГок^залк, что ' в зфейет псо0:;од'~э затратить работу ,

23,0 v$zA?i для раэрипа свазой '

' 0тветсглещ11гл Te;c:o¿or:p-!ec:a¿j h^rbspav -«röniss» па згжп-> канбетва ánapnow узга '¿пияотс'я псрохогатост> cia-,.

Y ' 27 ■■.'■'•'•■

риваепсх поверхностей деталей. '^следованиями установлено, что при улучшении качества полированных поверхностей продел прочности сварных узлов кремния со стеклом "Плрекс" увеличивается /табл. 3/.

Таблица 3

Зависимость предела прочности от качества поверхности

К 2 ' 133.! } 0,080--0,125 | 0,040-0,003 | 0,010-0,020

6, . яь 1 7,3 | 12,1 | 16,4

Учет олсктрохшяичсс-кого критерия, предопредслялцего прохождение через стоглс определенного количества электричества, позволили получить равнопрочимо сварные.соединения стекол типа "Пирекс" к .-1К-105 с кремнием в интервале сварочного напряжения 200...14С0 В пря температуре Зс0...450°С. Для" стекла мари: С35-1 пэдешко сварные узлы колучени в интервале температур 400...500°С. Установлено, что продел прочности сосдпнешШ кремния со стеклом связал с количеством ь стеклах оксида натрия /табл.4/.

Таблица 4

Зависимость поедала прочности от содерл^ння окецца натрия

% МагО { 4.0 | 3,0 | ' 2,4 | м

б, . ЬИа | 13,2 ; 12,6- | 8,6 1 3,0

Интерес представляет взаимосвязь шероховатости поверхности ковара к наличие на нем оксидных пленок. Результаты испытаний сварных узлов на разрыЕ показали, что предварительное окислено ковара имеющего псрохсватость поверхности 0,'.! 12.. .0,06 мгм способствует увеличе5птя) предела прочности сварных узлов ь.и сравнению с узлами в которых ковар был не окислен я.а 15...20?. 2 пределах шероховатости поверхности ковара 0,03.. .о, То ия предварч-... 28.

тельное окислекие оказстает отргщеючйьноу воздействие на предел прочности, пабл;эдаотся тенденция к ее у:.'ен7>шскп:<>, тогда ка1: при пепельчованин яеокислениого кокера предел прочности узпов почти го гоняется.. В указанном интервале перохогатсстоП' поверхности и бел предварительного оглслег-пгя более Ж? узлов разр;,пат:::съ по стеглу. 3 с.~7"ае когла пстльзовалп кэдер предварптольда окпелен-кпй, па;'лпг;«и тондеяцчя к скжгльтэ продеита разрушения узлов го. слйау. Кул пероховатостк вкяо О,РЕ гте только люль 5;' у?лоз р.'.-з!ул:гз.'Са стсг'лг» 0с7п,»з»ию по яер<"*хсдноГг зоне, т.о. тто о:;агду. На ег^р"1.:" 'рзлоч со стекло:;: 052-1 тплс;.е

::>пе? :: с*оптп&тареУ'^гдя. ,;Три использован,т:~л>пу:х;:гх ?,гсср::а*:ол мспглсЛ о ор;:::с"ос?п сдошне уялк ¡твара со стеклом Р'пу.;".лслгст- ггрн более гксоднч. улялчик ;:пгр;;зках, состсхлякск 17,5...20 ":7а. мат--с:п:ал£ная величина тгредгла прс-ч-ости достигала 31,5

Ксач^докитямя устанотглс-кс вляпае нродв-лж'олггно:: терми-пссл:с11 обработки коЕара в ра?л:гчпкх средах на предах прочности ехгоких узлов /табл. 5/. Наиболее ?';-.зкг.Л предел прочности характер -он для случая, когда ковар обрг.йати~елся. л 'сТормиргазе и связи: с ;-ас;о4сниеп его поверхности тодородок, тсоторкЗ в процессе евгока восстанавливал охезднузь связу^«ут>.

4 Таблица Б „

Зет^сйтлость прочкостк свагжкх ялов от ьпда обработки повара .

Вдд обра-г Без обра-» бот-си ' ! боткп ! !- » На зс-рдухг ! Т«г. БОО-С, ! Л> ! Г. 1Т1 >С т азоте . ?И .г-от>т.згг.тгз е ^ гсо°с, !ТС- гоо°с, _ ГП млнСО ши

:.Ша ; 15,С { 16,1 ' }' .20,8, | 12,4.

Исагедояшс^ямп- установлено, «к» на качество сварных соеди-

■ ■ ■ . -

¡гсшй! ютлг.т состав к' толщпка оксотмоР. илепга на ховаре, Наличие

•-оксэдной пленки, магнетита толщиной 100 тл, полученной при темно-' ратуре Е00°С в течение 5 кшут позволяет получить СЕариые узлы ВЦоокой надежности.

. Различные ввдн пепнташж стокло-кремккевнх узлов на гормо-

с

тичность показали, что натекание гелия не превшает 1-Ю л.ш. рт.ст./с. 50-ти кратные яспытанг.я при тсрмоцпклироЕаник в преде-

I ~

лах - £0 +50°С я 10 ~тп кратные исштачия при -193 н-2С0°С не нарвали герметичность соединений. Иснктание сварных узлов в специальной вакуумной каморе не выявила следов выхода гслпя из герметизированной полости узла.'Для сварных узлов ковара со стеклом установлено, что тедварктельпое окисление и величина сероховатости шкет быть причиной нарушения герметичности. Предельной температурой обработки повара является 550°С и шероховатость не выи с 0,025 мкм. При этом не допускается на говерх-. кости свариваемых деталей глубоки: царапин.

Для осуществления процесса электрохимической сварки разработаны сварочные установки и сборочно-сварочная оснастка. Установи: вклпчаот ряд блоков и систем, позволязпргм произвести сборку. свариваемых узлов, кх нагрев, подачу сварочного напряжения н •'контроль процесса сварки /рис. 4/. Осново." установок является сварочный' блок. На основании исследования -электрической прочности ряда диэлектрических материалов н воздуха в интервале температур ?.0...500°С была выбрана з качестве изоляторов ввода сварочного направленны: п изоляторов, разделяазвх анодную и •

катодкуо системы сварочко-

. . ~ ■ ■ 30"

~ ~ г- ---

_1 _ _ _ _

Осчэсой-

С.стм и».

Пгс^г^пг ■

сш-

Рис.4 Блок-схема сварочной установки.

сборочных приспособлений внсэкоглянозсмистач керамика 227.С, для которой напряжением пробоя з указанном интервале температур составляет 13...3 кЗ/мм..Электрическая прочность воздс® для этого интервала тетяхератур в пределах вэздуашого промаг/тка 0,2. ..2 1.т.-г составляет С-,5...8 кВ.

Исследованиями установлены методы напева- свариваемых узлоз контактной теплопередачей и излучением, а такяо контроля процесса.

Разработала система утгравлипя и контроля сварки узлов, в основу которой положен сдотчик количества электричества. Действие кулонометра основано на принципе преобразования ток-папретекпе-частота с поел едущим измерением количества иг,пульсов специализированным счетчиком. Дяя ряда стеклит получены удельные значения количества электричества /таблтоа ?/.

Таблгаха 0

Удельное количество электричества при сварке стекол различных марок

:.лрка' стекла

_ , юсКп/маР, \ . 411

"Пкрекс" | ,035-1 • | ЛК-105 ■

052-I

З7?

405

320

\ Разработаны, изготовлены к внедрены 15. модификаций сварочных установок типа УСЭЕБН и сбороччо-сварочгшх приспособлений к ним.

] _ Разработаны двухкомпонентныо л четырехкемпепентнке узлы датчиков /рис. 5/, В конструкция чувствительного узла /первичного преобразователя/ датчика входит ■' мембрана, гаспртгамаот.ая даадение или силу Бпетней среда.. Для- из- Рио.Б.КЬмпоковха узлов датчиков:

Шгш

: Г

х-отовления такой мембраны был • попользован полупроетдопшовнй ,•

1-крекнисвач пластина;' 2-,стеклянная шайба из стекла типа "Пиоекс"; 3-стеклкнная ыайба из стекла типа' С52-1;

<■ 4- коваровый.корпус

кремний, позьэлгладх;: получить высокие тлстролозлгчсскпе качества датчика ирк его высокой чувствительности. Hetópasa круглоП гг.к квадратной сорюл вкатает с рабочей отсрот: ярсиТвиирокаякую область, а с нерабоче::, споохофовеяные методом нланорног тегшодо-гнн, электронике структур:: ь виде тензорезкетевннх гостов Унте-тонаххпх конденсатора!/: обкладк;. Дчя возгогшости соедккен:.я это." кекбрану с мембрачодерсач'елек предусмотрена отполировашя поверхность » x,;;j;e круглого или квадратного кольца. Рабо1осьо~ сэбвость момбранн :: чуьсл-вктельпого узла в цело:.: еозмзгхиз при усломяг ой npowíiKovjíojv) зацепления на пембрпкодергатаго вз дкэл скарпчоокого или мотсЛЛо~дт1Элехтричпс1;ого маторлг'-ла. При отом закрепление дол;,.;;о обеспечить раииопроуность соединения,

к

гермси.чиость ¿ю шлгсешмз гелкк на хуме 1-ю мм.рт.ст./с к • тор:.'осчэйх-:оеть при температурах ,':-~60 +125°С.

Р шейк s этоЛ г-роблсл; бгло сопряжено с чеобходкхютьэ выполнения ноюторкх ограниче:::!."; в технологическом, конструкционном к окс1яуатадионком -мкшах. Прех-де всох\о гемпоратура соединения ire доллна нрокзать vso_ neзволуло бн сохранить качество

электроннкх структур па могхбране. тЗо-вторих, в связи с хруш**остья {йхтериала кецбр&мп v ее микххатпрность», ссигрлгасмгл с ней мем-бр&чодор.яатсль дождей бхи'ь выполнен. х:з такого диэлектрического материала, геотерхгл 6« мало отличался' по i:osr'Tiiu;ie:ixy термического ( .лшеИного расширения /КТ.ЧР/, что позволило 6ix получить работо-способш;£ мэшштпй узел с откшшшзла остатсчннмп гапряг.енияхя::. И, в-треть::;:,, предел прочности соедшшнчя долмен бить вгло за предел прочное!".: основного материала тала.

Г:а оеххэх.К7ЛР подобо'шг : ■ ?ry.i\¡: i.:аос:р:;;..::ов i, yr-ле дхлчц/К. irpocvo;. конструкц-н: ото Ü + отекла ЛТС—105, :: C¡o.!.-."". 'С-., С; 4,0 -, о"' о .;а котрня со-

ответственно. Для более атояной'конструкции это Si + стекло-"Пирекс" - ЛК-105, C35-I + стекла C43I, СМ 3-2, C52-I + ковар. Последняя группа стекол содержит в свое:/, составе 3,-7; 3 и 4,0 процента оксида натрия соответственно. Такое сочетание материалов ■ выбрано с точки ярения ступенчатого-перекода от .материала с большим Kl'JiP к 1.гатср:гаяу с меньшим ТЯЯ?, которшл является коеглшй.

Проведешше расчеты узла с нсш^оованяем ют/ентной теории оболочек позволили определить геометрические размеры сспригаешх деталей я игпислить воз?д>жие напряжения, воз;пн<а'хдпе в них. Получена графики зависимости соотношения гроглетрячоских размеров, позволяйте производить внбор размеров сопрягаемых деталеЛ при ■ мяпилально возг.'оглых остаточнкх напряжениях.

Для реализации изготовления дзухкотлпопснтного узла, в.кяюча-щуга полупроводниковую тлбрзну и стсклянпнй изолятор, была ¡тс— . пользована ранее разработанная'технология злектрохнгагческой сварки.

Для реализации изготовления слогаюго. креглшй-стекло-ковар'--вого уала, в котором мембранодорггатель включает два стекла, из -которых одно входит в группу сочетаемую с' Брегашеи, а второе в 'группу стекол, сочетаемых с .коваром .разработана технология вксо-кот сглмрату рной па&ск з автопои-шх газог.нх средах на основе исследования по еаачиваемостя кбвара стеклом CG2-I при различном парциальном давлении кислорода я, при различной подготовке ко вара.* ¡Гбследбваза кинетика сиачпвэкия окаслениото и неокислениого кова-ра стеклом и определена работа адгезии в системе повар-расплав -стекла, которая составляет около 500 ъДж/;/', Исследования показали, что прочность спаев ./стекла- с.коварэМ .при различных видах.. .разрушения /на изгиб,' одвиг,' отрыв/; завгеч® от предварительного о'ютслён?к' ковара, WeTa^oi'p^Thceiüibin it ьяхфоронтноструктурнн- •";.. -• ки Ксагеддяотяшг вчяаден характер' оЬрнзогяння пореходнох! лбнн

спаев и шпцэнтрациопноо распределение элементов в этой зоне.

Разработанные технология и оборудование, внедренные в произ-. водство, позволили создать серив узлов датчиков и гершвводов . различного назначения. Кроме этого, разработки были использованы в учебном процессе ври подготовке шсханеров-сварщиков. ■

ОЩИЕ ВЫВОДЫ ■

I. Развито представление о роли постоянного электрического напряжения величиной до 1400 В в процессах электрохимической • сварки кремния и ковара со стеклом. Максимальная величина напряжения определяется из условия недопущения разрядннх процессов. Установлено, что для протекания процесса сварки обязательным является использование неоргэяическнх стекол с содержанием от 2,5 до Ь,0% оксида натрия с подачей на них отрицательного потенциала. Стекла в узлах выполняют роль связующего конструкцкоиного материала и твердого электролита.'Нагрев стекол в пределах температур 200...500°С способствует прохождению сварочного тока за счет.их ионной проводитостя. Выявлена обратнопропорциональная зависимость тока от времени, ведочина которого в начальный ix>-мент сварки в средней составляет .40 mh/úfi. Установлена роль сварочного тока в процессах концентрационной поляризации прианод-• ной области стекла л образования внутоеннего электрического■по-« ля величиной 10® Е/м, сила которого способствует миграции /элек-тродиф£уяяи/ поноз кислорода и ОН-групп стекла в нрианоднуи контактную зону свариваешх материалов. Установлено, что вяега-; нее. электрическое поле, образующееся от прикладываемого оЕарочно-го напряжения, способствует развитию внутреннего сушащего дав-.. ленкя мезду. свариваемыми 1,'атериаламя. Величина этого давления

имеет прямую зависимость от величин сварочного напрдаедая к температуры сварки и обратно пропорциональную зависимость от вели-чзшы зазора мозду свариваемш.П1 поверхностями. ,

2. Развито представление"о родгг контактных поверхностных состоя1П1й материалов при их электрохимической сварке. Установлено, что для создания условий нротокания прохгессов химического взалмодействзся необходимо обеспечить плотный физический контакт мелису коптактируемыми свариваемыми поверхностями' материатов. Это . достигаотся полированием хмнтактпых поверхностей до 13,. 14 класса шероховатости при котором высота микрокеровпостей .составляет менее 0,05 шал л за счет внутренних удельных давлений сяатия. Расчетами установлено, что фактическая готсщадь контакта Аг в пределах удольных усилий сгаткя 5...88 МПа составляет 0,03...Ы% от контурной Ас , а контурная 12...7И от поминальной Да . Величина зазора составляет 0,12...0,08 мкм, а удельное число контактов 1Л1кровыстугов 6....610 пт/м?,^ при их размерах 15,6... .77,9 мез^. На основании этих зксторяментаяьпо-расчетннх данных определена шдеЛь физического контакта свариваемых материалов. Механизм процесса электрохимической сварка включает на первой стадии сближение сгаршзаешх поверхностей за, счет внутренних электростатических сил сжатия,схватывание поверхностей через ?данта£ст1що ».шфовыстуттцги. носледужкт!й .роот оксидого продукта в объемах мея?{У микровиступал!. Получено математическое выражение,' зозволягощео исходя из размеров оФ^мЬ^"кярмачов" определить время процесса, сварки через кодгссстъо хф6тёк£лдего электричества. .

/ Процесс вз оз-члодейстаи? и обрыз ова'.к'р оксидного продукта гд<5т' по реакции присоединения. -П/йГ. ионов окчслк-

теля через оксидную .'хяаяг^--'-зсроко«о^ят- '•»>. дефектам .Сргнйеяя я. _ канелйм.Ревааа; УстэксешиОЧто; на условий коптачтиролонкя и

последуодего взаимодействия вяйяет- способ полирований' стекла. Использование при полировании 1'олирита, вгллчглглего оксиды церия, лантана или скскди яеяеза и каяяфольно-пекоЕСГо полировальника позволяет получлть поверхносачг отекла с более низкой.шкро-твердостко, составляют^'. 3,S ГПа й создать силикогелевый слой толщиной до- 200 нк, уяучиаяцкй • топологии контактной поверхности стекла. . .

3, Установлена и экспериментально подтверждена зшсоиомер-ность твердофазного взаимодействия кремния и яелеза с окислитель-' шлм комплексам стекла, основанная на протекании анодных процессов окисления. Генетический процесс химического взаимодействия при сварке характеризуется определенным гидом кинетической кривой ice) , которая отражает скорость решили, максимальную в г:а-■ чадышй момент подачи сварочного напряжения и минимальную» по заверветш процесса. Количественной характеристикой завериенпости процесса сварки является количество электричества пропедшего за определенны"! интервал времени через свариваемую c6opi:y, -ютторая определяется граг5пче.СгЗО« интегрированием зависимостей J(C) и состгеаляет в -среднем 400. глсК/м,?.

■ 4. Показано, что на кинетику процесса хшягчсского взаимодействия контактных поверхностей пои злектрохшдкческой сварке влияют температура, сварочное испря^оние, шероховатость поверхности, химическая обработка,. геометрические размеры деталей и процентное содержание оксида натрия.

Б. На голове установленных теоретических закономерностей созданы новые и оптжлгезфованы суцествулцие технологические про-'цесси подготовки к сварке н сварю! голупрсводшпгоБого кремния и . товара с рядом с?екол: ' ' ,

. - разработаны ковке технологические процессы соединения -.. ^■.'■■J":'--' -36 ' •■ ''. - :"

полуггрогодникового креглшя со стекла:.« ЛК-105, "Ппрекс", G55-I iавара со стеклом C52-I;

- оптимизирован:? лроцгсй: подтотогкп коптпктпих поверхностен отскол к кок ара на основе поллродопш, обезт!рившптя и оксхддро-

вгияя;

• 1 ' р';кот;с;тсци: ш конструировали» сварикх урдов

;; н.ч кх основе гснр.^ботапч новые узлу датчиков давления;

"• С'^.'^лировлим основное тргбэвания к свароч::ог.;у сборудо-:•>'■:■'-■:•> и счогсчпо-оватючпой оснастке, что псатогало• спроектировать :* ■wvvwtb ряд свсоочннх уотпновок для электрохгхзгсссдой огарки; •• спрсдгленн ¡/готоди контроля процесса олсктрохзиглпсскоГ: р;-.?работат? и .'пготоглскп кулекомстрн для контроля процесса.

тохиологячсскпо дроцессн и новое оборудование внсдре-г)! ::■:>. ря,ца федприятий стран СНГ для производства узлов датчиков и других узлов специзделий, а такте в учебном процесс-. ври подготовке пгаачсров-гохаккко'в по специальности "Технология :дг::ниостросния" и "Технология и оборудовать сварочного производства". '

0<йСй2 экономический п^Тект от внедрения разработок составил болел i щи, рублей по ценам IS90 года. *

Основное шлиадг.ш'днссертсшда опубликованы в следующих основних работах: ' . ■

I, /Гокеико H.H., КотелыЬимз Д.И. (V.c. 4S8362. /СССР/. Способ иарстгрмгчесчого оксодкров.-авдс деталей. Опубл. в 31 I, 1976.'

■ 2. Песегов U.E., • Коталънш'ов JJ.И., Хотчко H.H. Определенно отжаодйх ремитаи озегаядот?» сойдипепЕЙ стекла с коваром, 'выполнениях ДСВ. -'/¿ггоумическэл сварка, 1376, с. 17-20. 3» ¿oieitKo П.П., КотрлоУ.айов* Д.И. Подготовка поверхности

'socapa к сварке-ла":;« со стеклом. - Автоматическая сварка. Вып.7, . £278. - G3-S5 о.

.4.' РоссоготаяяЯ A.A., ?'оме-гко H.H., Котельников Д.И. 'Исследование окнслясмости повара в ргюл:гчних средах. Электронная техника. Серия-Материалы.Впп. 8. 197?. С.29-32.

5. ?оссо::;ш:ск:гй A.A., Хоменко H.H. Исследование глиянкя окийцктелъно-восотаклэвхтелького потенциала среда па смачиваемость ковара п окислов хотвэа .ряспл готом стекла C52-I. Электронная техника. Серзит Матошслы. Вмп. И, 1979. С. 37-39.

G. Хомсшсо Н,;!. Исследование окислительной способности газокислородного пламени в процессах подготовки ковара перед пай-, кой со стеклом. Электронная техника. -Серия 6. Материалы. Вип. 2, I9S0, С. 18-20.

7. Хоменко H.H. 'Паккепеияе легкоплавких эмалей .для соединения ¡»вара со стеклом. Сварочное ироизсодство, ß 2, J93I. С.37--'ч';.

S. йомонко H.H., Котелт-нлков Д. Я., Березпн Л.Я., Задоро:-.-нкй В.Г..Особенности тзхнологтп: низкотемпературного соединения . кремния с конаром. - Адгезия расплавов и пайка материачов. Внп.7, 1981. - SS-83 с. . .

■ .9. ломепко П.II. Получение кремниезо-коваровнх соединений в • '.шутфоводнпкода: датчиках. Автоматическая сварка. IS8I, .'* 7. С.73-74.'

10, Хомеико Н.К. О возможности получения соединений кремния с меташом через стеыляышге прослойки. - В кн.; Новые дост1г;мшя в области пайки. - К: ИЗО им. Е.О.Патока, ISSI. С.99-102. " ' '. .II. Россопкшскнй' A.A., Хомсга» H.H., Котельников Д.И. Об охетадяокЬсти ковсра в различных средах. - Физика и ш.яя обработки материалов,' 1281, "- 2. C.73-7G.

. . 12. - Россозытнский ..A.A., Хоменко К.Н., Котельников Д.И. Оценка'

смачиваемости товара боросклжатппм стеклом. - .Сварочное производство, IS3I, Л' 3. C.38-3S.

. 13. Хокпнко II.К. Установка для сварю;, разнородных материалов в электрическом шло. Сьарочноо производство, ■ IS82,- й 3. С.35.

14. Хомопко Н.К., Берегли! Л.Я.,•'.'этвесв Л.!'., СигакоЕ 3.*.'. A.c. 9I03S2 /СССР/. Установка для сварки давлении.:. Опубл. в Е', 1982, гш. 9. ' •

15. Хоменко H.H. О возможности 'получения соединений стекла с доварил в явтоиомзпх газовых атмосферах. Д^голкя расплавов л'-пайка материалов. В-л1. 10, ISGS. - 7P-G2 с, '

13. дог.енко П.Н. '¿ехшъгоз&пке. свойств стскла в процессе соединения его с кремнием'во.ткънЫ злоктричг.ском поле. В сб.: . Электронная техника, серел 0, вкп, 2, .£532, С.61-34.

17. Хсменко H.H. Исследование едкяяил оксидов на технологичность и прочность спаев товара со стеклом, - В кк.: Современные методы пайки. - Киев: ИЗ" ил.S.O.Патока, IS52. C.Ï20-I22.

I8¿ Хоменко К.П., Гиатак О.В. Зт;о"ства стс:оокркдг.:оеого еоединения полученного сваркой в -я'тёктрлческом поле высокого . лапрянеазя. - Огарочное иротрс-детьо/ г 1232. С.22.

12. Хоиспко H.H. Установка дчя сАяркк'разнородных материалов в электричзском поле. Cï-арсчное прпизкодстоз, ■ 3, 1£32. С. 35.

20. Хоменто H.H., ЙО'г.олг.К'.;::ов Д/:!., Матвеев À.K. :г др. Сш-4 соб. д-лТ^узчог.ноП сварку, иогора со елч-глох." A.c. 923777 /СССР/. Oriy&i. в"EI 13, IÜC2.- . ■ / ' . '

21. "омопко H.H. Особенности ясполгаораяш! tíeonpimofiuoro способа соединения рая породите матегзтглол. Экогомкя материалов

в технологических процессах nato.'''"- K:V!-53fl пм. 2.0. Батона, ТГ83.

c.ioi-ioA.■ . • ' . t •.'■'■•''..., . 7

. 22. Xottcnro H. И; (¡wem ^ш>*еБ>±ёк даголсгстрйков с металлами

•"' -V7- 7'. ■ -,.- ■ : -V3 '7;'..77--' • ' ■

в олектрнчоског/. подо. /Обзсо/. Агтот.'апгчссг.лл сварка, 1283, J." Г>. C.62-G3.

23. "опснко H.H., КучлнсклГ II.3., Гнатпк O.E. Ешше окислов к времени вндсрглсн на прочность стекча в спаях с шварог.. Электронная техника. Сер. 6. :,!зтешели. Втс, 3,•J£33. С.74-75,

24. ломенко H.H., Матвеев Л.К. Способ соединения козмнил со стеклом. A.c. I028SÏS. Опубл.'в 26, 1983.

25. Хоменко H.H. Рхиннне г.спюторых факторов на технолог;™-пость к надежность соедикоп;Г: кремния со стеклом, Электронна', техника. Сер. G. .^атергали. Рнп. II, 1933. С.75-77.

26. ломенко.H.H., ЗадсрогтиР 1С,Г., Гнатж O.E. к др. Шл:— проводежовун нрепбрй00:«тел.ь давления. A.c. Т068388 /СССР/. Опус';., в п,- й, XSo:, ' .'

2", лО?'.(<нко ".!?. Соединение полупроводников»:: в пренЕ?;.о<. • к?гх со стекло..?. - Чернигов: Kill)'..*, - ИЗ с.

20. J'brjjijro 11,11.. Героиня Л.Я. «с'иэльзов^ил; гсргсг.оскск)' i та: контроле качества ooV-;":tpn: ."'.¿с-л-и '"¡¿-род ■ . :íííU:o:í. Здои.рои/ад те::дпка, сопл; 7, ÏC2-Î, r?»¡r. 5, С.7Г.-77.

20. "C;-.vju;O И.!!.,Т^аолокл п оборудовало сг-кя í,vap-:3~ 'илиаог п повара'со cTe;;;;o;,í. /.D.jp^oрС:чт дпе-

«oaiUwti па уюной oTenetyi к.-'.h. - К;:сй ;!ЭС: 1935. -

' 17 с. , .

£0. Ходило IÎ.K. Получение нурссьс;.:шх cot.v/Ktrnjf. »:рк.г;от с ~ Ч^шгоб: НЛО!", 1Г36. - 72 о.

31. лоу.:::::о II.К. Злтгл-рлчоское иле в процосоал nn-rohei;.":;-r> поврат.^нж с;;олх ¿.¿-л сьг.рг.о в ^.одой (.'азе. То

к. vjviV^K ьа гроннци» радела. ^.oa-I^p-cav. jlvi>.5..

. С.102. ■ . • ■

',0 ■

32. Хоменко H.H. Установка для сварки в электрическом поло. Сварочное производство, J" 3, ISS6. С.-II-42.

33. Хот.'снко H.H. Исследование поляризация стсг.сл при ;гх сварке с кремнием в слектряческом поле. Электронная техника. 1Ла-териалн. - 1986, в;-:п. I. - С.С-0-32,

34. Хокенко II.H. Протисптое лрнкбшзгв сварки дпэлектря-г.ов с натревок в электрическом поло /Обзор/. /даго'лмвгчссгсая сварка. I9SG, 3. С.55-С7.

'35. Хомянко H.H. Электр;вшское поле в процессах свор.чи раз-породшгх ■цатсриалсв. Б кн. : ХП Всесоюзная. отктсротеши Достпзо-ния и развитие ДСБ. 1'осква, ISD7. C.S9.

33. Хоменко H.H. Особенности процесса взаимодействия ковара со стеклом при пайке. Лвтокатачсская сварка. J? 10, XîG7. С,30-41.

37. Хсдакко H.H. Р.'^гфпбзтка тс:а;о::огип и оборудования сварки узлов датчиков для мп:фопроцоссор:ггх систем управления двигателями.. Отчет по теме 17/253. й Госрегкстрацил 01.37.0023412,ISÖ^r.

,33. Хомекш H.H. Устпявка для сварки в электрическом шло уЗлов полупрогод1пп:оЕ:.в: датчиков. Сварочное производство '.v 2, ■ IC89. С.27-23. '

39,. Хоменко H.H., Тор-злая;' А,П., Покршко В. И. и др. Упи- . герсатыр-то сварочные зсп'агоиси. Сзарочкоэ производство. J5ß't ÏS30. C.F7-I0. . 4 ' . .

. 40. Хженко H.H. 0 некоторых физических процессах. при • свар-^ : ке' крсьзгая со стеклом э ?лектрзпеском поло. Автоматическая сзар-х:а. - TSbo. 12 3. C.27-3Ï. ".••' , "

4Í. Хоттсшсо H.H. Спшшьпио методу, сзарки и' пайки. Методические -указания к лабораторнш работам. К»: КШ1, 1333. 43,с. 1

42. lottern». H.H., '.Vocees O.A. Нагрев я нагреватошшп устройства .в -устапоаках сварки в. элехтрзгчсском воле. Аптоматп- • '•': : • . : 41 . . V " У

ческоя сварка. У- 8, 1901. С.52-54. .

43. 'Хотлонко II.",» Лысенко 'J0.I.Î. Ичздние полирования па повсрх-пэст.'а.'с свойстпа стекла. Стайка п хигзш обработки !латерпатов, В 3,

■ 1922. Ç.99-I04.

44. .лоыенко K.K., Еарбал C.B., Нустофлн Л.Г. и др. Технология изготовления сварно-пашшх узлов полупроводниковых датчиков

I "

давления. Автоматическая сварка. У 11-12, ISS2. С.55-57.

4Ç."Xomchko H.H., Еарбап C.B., Терсжш Л.!'. и др. Техника и технология сварки крупногабаритных узлов заготогак, Приборы и системы управления. В, IS92. С.20-22.

. 45. Хомепкс H.H., Еарбот С.Б., î.'ycTc£mi л.Г. Установки для сварки полу проводниковых ' датчиков давления. Приборы и слстсга: управления. У I, 1923. С.30-31.

47.' -Хоменгл К.П., Величко H.A., Барбал С.В,'- Управление и

■ контроль процессом сварки в электрическом поле узлов голупровод-пиковых датчиков. Приборы к систра: управления. Уг 3, 1953.

■■ С. 37-38; ... :

48. Хоменко 'II,II, Тсхнологичсскяе.возшзнооти использования • стекла "Пнрскс" в сварных узлах полупрогоднккок-х датчиков. ' Ав-

' .томат;гческая сварка', .'< 7, t.33-35. ' (

49; Хоменко U.K. Технология и материалы при производство крупногабаритных спарнтх узлов-з^готого:: датчиков- дзплмпш, Автоматическая сварки, '3, 1995. С.31-33.

' Личный вкяап автор;;. в печатных.,работах, написании" в.соав-¿onovrn: s ¡ß.,iZ] проведены.исследования ло смачиваемости нова- ' ра ы' оксидов колеза-стеклом, a Taia:e исследования адгезионного НйТЯгЗДГЯ'В CEOTSÜB CiHiC ЛОННЫЙ .КОВар-CTOKJiO; в £8,23] вссдехо-•Eai;H ы обобщены.технологические вопросы н надежность сварных .

соединений кремния со стеклом; з [14,39,42,45,46,47] разработали конструкции установок для о лох тр с с кой сварки, опродо-лсш1 мотоди контроля я управления процессом сварка, кс.сяедсгани пагрователыпю устройства; з ГЗО,24] разработал способ сварка крггдпхл л ковара со стеклом; в С251. разработана :сснструкцця лолуяроводкпхозого даттагд давления; в разработана тзлно-

догдя язготсздойдя сварно-пояшп узле:; погупрозодннхозцх датчике^; з [ 2"} прп:г.:ал учзстнз в состазлэпни :.:зтодпк:; окспор:~.:о::~ 1а; в С-133 разработка методики окспорл-гонта к обобщенно результатов; остального 27 работ написали без соавторов..

Лгрттгс-^уастлд ,ппто;'Д п||полуд'>чп!?1>|н.1У^"нх. ппатямято*»., лтг,~ п уисоэглуити. .з&уяуразурд: ; ■

- в ^¿шговании нового научкс-технологического мапраздондя ~о тзхсктрсхп.ипеской сварке разкоро,игк:: материалов в твердой йазо;

. --а определении оснозия: даромотроз истода о/тсктрохгсетас-* :ой о г. ар;;::;

- з нссладозашш :са;от;г.::1 процесса элоктрокэмчесиоЗ сгог.дл;

- а выявлении п опродолошп критериев контроля и управления ^ 1рсцососм электрохимической сваркл;

~ в разработке :г исследовании сварочного обопудозалпя л юнасткп; .'■•■•,

- в разработке л исследовании слолннх сваезо-палйк.узлоз, • ¡клшавдих ковар, стекло я полупроводниковый крзмней^

- в.разработке д злодреики промнагенных тохнояогдй я обору-.ования дет производства датчиков давйзншт.

" А К 0 ? Л Ц 1 я

Хемонко М.Ц. Науковх х тохиояогхчнх основи олектрохикч-пого-сваривания в твори й фаох крпстаяхчннх маторхалхв з . хоноировздшы скием, рукопис днсортащ ч на здобуття вче-пого ступени доктора технхчних наук по спевдольноси 05.03.С5 "Тохкопогхя х обладаний для зварззання х спо-рхднен:сс процесс б". Институт електрозваргозанш пи> е.О.Патона, ндн УкраПпт, Кнхв, 199? р.

Бстаповяенх фхзпко-гд?лхчнх закономерности утворопня з'еднань г.ил; капхвпровхдниковпм кремгаем, коваром та склсм при гл елоктро-зшлхчному зварювапнх. Вивчзна кхнотика слектрохдмхчного прэцосу росту пороххдного зв'язуючого продукту твордойаэно* взае;лод11 таге звалгззашми маторхаламк. Розроблзнх новх техколог1ЧЩ процесп олектрохлмхчното.оварввання. Розроблоих нов1 конструюц! зварно-паянпх вузлгв датчпкхв хз рхзнррхдпих матархалгв. розроблоно нова зварх'вальне обладнання 1 оснастка. По результатам дссл1дг.:онь опубликовано блнзько 40 науковнх статей I одорглоно 6 автореькнх евх-додтв.

Клвчовх слова: олектрохиичне эваравання, анодпе окисления, .олектроперенхе, пояярпзащя скла, нангвпро-вхдников1 датчик! тпеку, гермовводи, зварю-вальне устаткуваннл, зЕарюваяьна оснастка.

A. BSTHACT

Chcraenko M.H. The scientific and technological fundamentals of eloctrochenical welding solid phase of crystalline materials with ion-conductive glass, manuscript of dissertation for the degree of Doctor of technical acienceo in speciality 05.03-06. -"Technology and equipment for welding and related processes.M • The 12.0.Paton Institute of electric welding, NAS of Ukraine, Kiev, 1997.

The physicochemical regularities of fornation of connection betr/een the semiconductor silicon, kovar and glasses under their electrochemical welding are established. Ths kinetics of electrochemical process of increase the transitional binding product of 30lid phase interaction between the weldability aaterlftla has been studied. The new technological processes of eloctrochenical welding are developed. The new constructions of welded-ooldering units of transducer from heterogeneous materials have been elaborated. The neiT welding equipment and tooling are developed. The results of this study are published in 40 scientific papers and 6 patents.

noun. B n«M. 25.03.97. OopMaT 60x8^/16. Byw. co>c. '■* 2. 04c. ney. yen. ney. n. 2,79. Yen. ko.-ott. 2,30. y^.-wan. n. 2,51. Twos* 105 3K3. 3ax. 7-88p._'__

V3C MH.E.n.naTOHa. 252650 Kwes 5, TCn, y/i. ToobKOro, 69. oon ;*3C mm. E .0. hstoha. 252650 Knee . 5, rCD, yn. fcDbKoro, 69.