СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СБОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ И СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СБОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ ПОКРЫТИЯ НА ИХ ПОВЕРХНОСТИ
METHOD OF MAKING ASSEMBLED ARTICLES AND METHOD OF PREPARING ASSEMBLED ARTICLES BEFORE COATING SURFACES THEREOF

Изобретение относится к области изготовления сборных изделий, таких как гермовводы и волноводные фильтры, а также к гальванотехнике, в частности к металлизации (серебрению) изделий, состоящих из разнородных материалов (металлических, неметаллических, композиционных).
Гермовводы находят широкое применение во всех изделиях электровакуумного приборостроения. Коаксиальные гермовводы предназначены для работы в составе антенно-фидерных устройств (АФУ) для согласования трактов.
Известен гермоввод (патент RU №2322718), состоящий из токоввода, изолятора и втулки. Токоввод выполнен в виде цилиндрического тонкостенного контакта с глухим отверстием. Материалом изолятора является неметаллизированная корундовая или форстеритовая керамика, а соединение соосно расположенных составных частей гермоввода производят посредством активного медно-титанового припоя. Токоввод расположен соосно изолятору и втулке с образованием между токовводом и изолятором, изолятором и втулкой зазоров, которые заполняют путем капиллярного течения активным медно-титановым припоем, посредством которого соединяют все элементы гермоввода, при этом изолятор выполнен керамическим неметаллизированным. Использование в качестве материала изолятора неметаллизированной корундовой или форстеритовой керамики совместно с активным медно-титановым припоем обеспечивает высокое смачивание керамики, позволяет добиться надежного паяного соединения и исключить технологические операции по металлизации керамического изолятора, что в итоге ведет к упрощению технологического процесса изготовления гермоввода и уменьшению его себестоимости.
Известна конструкция гермоввода (см. А.С. №1812557 от 09.10.90 г. «Узел ввода»), состоящая из токоввода, изолятора и втулки. Устройство выполнено по типу металл-стекло, что не позволяет добиться высокой степени герметичности, температуростойкости и прочности соединения. В процессе припайки в месте заделки токоподвода в изолятор возникают изгибающие моменты, приводящие к растрескиванию изолятора и нарушению герметичности прибора. Для исключения изгибающих моментов на выходе токоподвода располагают шайбу из изоляционного материала.
Таким образом, и в первом аналоге уходят от металлизации, т.к. детали выполнены из разнородных материалов и каждый материал требует своей технологии нанесения покрытия, то вся процедура подготовки и нанесения покрытия трудоемка.
Во втором аналоге укрепляют конструкцию путем ввода дополнительной детали (шайбы), но пайка в технологии изготовления данных гермовводов также нежелательна, т.к. будет нарушено нанесенное заранее покрытие деталей.
Известен «Способ изготовления волноводно-распределительных систем из алюминиевых сплавов» (патент RU №2230642), основанный на изготовлении и сборке алюминиевых деталей волноводно-распределительных систем и их пайке. При этом все детали, формирующие волноводно-распределительную систему, перед сборкой покрывают вначале функциональным слоем меди толщиной 6-15 мкм, затем оловосодержащим сплавом толщиной 0,5-1,5 мкм, собирают в единую конструкцию с взаимной фиксацией сопрягаемых деталей и паяют низкотемпературным припоем. Указанный способ рассчитан на то, что все детали изделия (сборки) изготовлены из одного материала (алюминия), и для них научно-техническая документация (НТД) предлагает технологию подготовки и нанесения покрытия с последующей пайкой для получения сборки. Для сборок, выполненных из разнородных материалов, данный способ изготовления сборки не подходит, и существующая НТД не предлагает решения этих вопросов. Данный способ взят за прототип.
В качестве прототипа к способу подготовки сборных изделий перед нанесением покрытия взят «Способ подготовки изделий из алюминия и его сплавов перед нанесением гальванических покрытий» (RU №2349687). Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к способу подготовки перед нанесением серебра на изделия, изготовленные из алюминия и его сплавов. Способ включает цинкование, никелирование, после которого проводят термообработку при температуре 210°С в течение 60 мин с последующей активацией в концентрированной соляной кислоте при температуре 15-30°С в течение 1 мин. Недостатком способа является то, что данный способ не обеспечивает качественную подготовку поверхностей под нанесение серебряного покрытия сборных изделий, состоящих из деталей, выполненных из разнородных материалов.
Целью предлагаемого изобретения является упрощение процесса изготовления сборных изделий за счет применения единой технологии подготовки паяных сборок под нанесение гальванического металлического покрытия в случаях, когда изделие состоит из деталей, выполненных как из одного, так и из нескольких материалов (металлических, неметаллических, композиционных).
Цель достигается за счет того, что при изготовлении сборного изделия, например гермоввода, сначала производят сборку деталей изделия и пайку в вакуумной печи, а покрытие наносят после подготовки, которая заключается в том, что проводят химическое обезжиривание, изоляцию мест, не подлежащих покрытию, химическое травление, дополнительное травление в смеси кислот фтористоводородной и серной, а затем активацию в соляной кислоте, после чего проводят предварительное никелирование, химическое никелирование, химическое меднение.
Поставленная задача состояла в том, что предлагалось произвести изготовление коаксиального гермоввода. Все детали, формирующие коаксиальный гермоввод, изготовлены из разнородных материалов: корпус - сталь 12Х18Н10Т, центральный проводник - сплав 29 НК, изолятор - порошок из стекла С 52-1. Технология изготовления, включающая операции в последовательности: покрытие деталей - сборка - пайка, не подходит ввиду того, что обработка каждой детали в отдельности усложняет изготовление, а пайка на завершающей стадии невозможна, т.к. при ее проведении будет нарушено покрытие в местах пайки, нарушена герметичность, что повлечет за собой снижение электрических характеристик, коэффициента стоячей волны (КСВ) и повышение потерь.
Была предложена технология изготовления со следующей последовательностью основных операций:
- сборка согласно чертежу;
- пайка;
- покрытие;
- испытания (электрические, пневматические, на герметичность и др.).
Данная последовательность операций при изготовлении позволяет в результате получить изделие с лучшими характеристиками, а следовательно, более надежное в применении.
Но основной проблемой явилось решение задачи нанесения покрытия на такое изделие. Поиск информации из различных источников не дал результата.
Экспериментально была подобрана схема и технология покрытия.
Технология включает следующие основные операции.
1) Обезжиривание химическое;
2) Изоляция мест, не подлежащих покрытию, например, путем нанесения лака (ХВ-5179);
3) Химическое травление, например, в растворе соляной кислоты и уротропина;
4) Удаление травильного шлама;
5) Дополнительное травление в смеси кислот фтористоводородной и серной, например, в следующих концентрациях: фтористоводородная - 40-60 г/л, серная - 80-100 г/л и режим работы: температура 15-35°С, время выдержки - 30 с;
6) Активация в соляной кислоте, например концентрированной соляной кислоте, при температуре 15-30°С в течение 1-2 мин;
7) Предварительное никелирование, например, раствором состава:
- Никель двухлористый - 200-250 г/л;
- Кислота соляная - 180-200 г/л.
2
Режим работы: температура раствора 15-30°С, плотность тока - 3-5 А/дм, время выдержки - 5-10 мин;
8) Химическое никелирование, например, раствором состава:
- Никель сернокислый - 25-30 г/л;
- Аммоний фтористый - 10-15 г/л;
- Гипофосфит натрия - 20-25 г/л;
- Тиомочевина - 0,003 г/л.
Режим работы: температура раствора 90±5°С, pH - 4,5-5,5; время выдержки - 6-9 мин;
9) Химическое меднение, например, раствором состава:
- Медь сернокислая - 8-12 г/л;
- Калий-натрий виннокислый 45-55 г/л;
- Натр едкий - 8-12 г/л;
- Формалин 37%-ный - 8-10 мл/л.
Режим работы: температура раствора 25±5°С, время выдержки - 35-40 мин;
10) Активация в соляной или серной кислоте;
11) Контактное серебрение. Состав раствора:
- Серебро азотнокислое - 10-50 г/л;
- Калий железисто-синеродистый - 40-200 г/л;
- Натрий углекислый - 10-20 г/л.
Режим работы: температура раствора 20-27°С;
12) Удаление изоляции.
Ввод в технологию подготовки изделия перед нанесением покрытия дополнительного травления смесью кислот фтористоводородной и серной с последующей активации в соляной кислоте обеспечивает более качественную подготовку поверхности деталей, входящих в сборку перед нанесение химического покрытия. Составы указанных выше растворов подходят для травления и активации разнородных материалов деталей, входящих в данную сборку, и не влияют на пайку.
При подготовке изделия по указанной схеме стало возможно нанесение на его поверхность в сборке металлического покрытия, например серебряного, несмотря на то, что детали изготовлены из разнородных материалов.
Контроль качества покрытия проводили по толщине, внешнему виду и прочности сцепления покрытия. Контроль прочности сцепления серебряного покрытия проводили методом нагрева при температуре 200±10° в течение 60 мин.
Согласно технологии, приведенной выше, получено прочно сцепленное покрытие, соответствующее требованиям ГОСТ 9.301, ОСТ 92-1436-81. Применение в конструкции гермовводов «несогласованных» спаев и нанесение на сборки металлических покрытий согласно предлагаемому техническому решению позволило упростить технологию изготовления гермовводов, получить улучшение электрических характеристик и снижение потерь в 2-2,5 раза, КСВ с 1,8 до 1,44.