соединения металла с керамикой

[bigM]

может кто сталкивался с литературой или работал по соединениям (спаям) металлов с оксидом кобальта и оксидом празеодима? прошу помочь ссылками на литературу, советами или практическими рекомендациями. спасибо.

[Aequilibris]

Вопрос стоит уточнить. Если это кобальтовое/празеодимовое стекло или керамика, то герметичное соединение металла -- в данном случае имею в виду впаивание провода -- производится по стандартной для каждого металла методике (только весьма ограниченное количество металлов образуют надёжные герметичные соединения, но существенно большем количестве случаев можно использовать "послойную схему", когда сцепление обеспечивается тонким промежуточным слоем подходящего металла).
Само наличие относительно малых количеств оксидов металлов мало влияет на технологию, однако большое количество оксидов может изменять свойство радикально. Если у Вас второй вариант, то это конечно достаточно специфический вопрос, и он скорее решается полу-опытным путём, а именно перебором нескольких стандартных вариантов, пока что-то не подойдёт.

[antabu]

Для начала посмотрите хоть и старый, справочник Эспе В. Технология электровакуумных материалов. В Сети есть два тома.

[bigM]

Вопрос стоит уточнить.

мне вакуумная плотность не нужна. мне нужна плотная, годная к дальнейшей механической обработки, заготовка из металла, в которой керамические фрагменты расположены равномерно (как изюм в кексе). очевидно, что заготовку делаю из порошков.
ПС наверняка за 70 лет изучения кто-то где-то это уже делал. вот только кто и когда?
ППС antabu, эспе посмотрел. спасибо

[Авас Петяев]

Пайка керамики к металлу реализуется крайне редко (нужно совпадение КЛТР в широком температурном интервале), но вот вставить кусок керамики в металлическую оправку, напротив, достаточно легко. Дело в том, что использую посадку с натягом (горячую посадку), вполне возможно обеспечить в керамической вставке 100% напряжений сжатия, которые керамика переносит без разрушения (прочность керамики на сжатие на порядок больше ее прочности на изгиб). К сожалению, ассортимент геометрических форм таких соединений ограничен, самое доступное соединение. - керамический цилиндр в металлическом цилиндре.

[bigM]

Пайка керамики к металлу реализуется крайне редко

пожалуй, соглашусь с вами, за некоторым широко распространенным исключением. собственно нужно подобное (металлокерамический композит), только металл - медь, латунь, бронза. если без деталей, то технология получения вольфрамовых композитов - пропитывание порошка вольфрама соответствующим нитратом, нагревание порошка, до разложения нитрата, спекание прессовки из вольфрамового порошка. по понятным причинам технология используемая для вольфрама для меди и её сплавов не подойдет. может есть гипотезы как такое сделать?

[Авас Петяев]

Если нужен кермет, в котором в металлической матрице равномерно распределены мелкие зерна керамики, то это совсем другое дело. Эта задача гораздо проще макроскопического соединения керамики и металла, как я ее понял из первого поста. Керметов существует великое множество и сделать их можно разными способами. Приведу несколько способов с примерами.

1. Образование кермета из простых смесей порошков керамики и металла. Самый простой способ, когда из смеси порошков прессованием, экструзией или шликерным литьем формуется заготовка изделия, которая затем подвергается спеканию и, иногда, горячему изостатическому прессованию. Примеры таких керметов: твердые сплавы (карбид вольфрама с кобальтом), абразивные диски на металлической связке (алмаз с медью), жаропрочные изделия (корунд с хромом) и т.д.
2. Пропитка пористого металлического каркаса раствором, образующим, при последующем нагреве, зерна керамики (пример Вы уже привели сами).
3. Спекание окисленных порошков металлов. Самый известный пример - материал САП (спеченный алюминиевый порошок).
4. Кристаллизация керамических (неметаллических) частиц из расплава металла при отливке изделия. Наиболее древний способ получения металлокерамического композита в металлургии. Самый простой пример - чугун, но есть и сотни других примеров с различными упрочняющими фазами.
5. Получение кермета в результате термообработки металла, из которого керамические фазы выделяются в твердом состоянии. Примеры: различные стали, титановые и никелевые сплавы.
6. Спекание порошков, в которых металл и неметалл уже соединены заранее. Наиболее важный пример - порошковые стали.
7. Получение кермета путем трехмерной печати из смеси порошков металла и керамики.

И т.д.

[bigM]

Если нужен кермет, в котором в металлической матрице равномерно распределены мелкие зерна керамики, то это совсем другое дело. Эта задача гораздо проще макроскопического соединения керамики и металла...

именно! выбрал метод формирования из порошков, но дело оказалось не проще. не получается создать равномерное распределение керамики внутри металла, даже по типу "ядро ореха в скорлупе", мигрирует керамика в холодные участки... вот и интересуюсь, может делал или знает кто как это делается, или знает где про это написано (сами понимаете, ни что не ново под Луной), может у меня "глаз замылился" и я за "деревом леса не вижу"

[Авас Петяев]

Если у Вас частицы керамики могут перемещаться в металлической матрице, то это означает только одно, - температура спекания слишком высокая. В этом случае рекомендуеся понизить температуру, а остаточную пористость ликвидировать приложением давления (для меди вполне пойдет обжатие в холодном состоянии).

[bigM]

я, наоборот, прессовал в холодном состоянии до расчётной 5% пористости и уже потом спекал. может скорость нагрева уменьшить и улучшить равномерность прогревания (я по, крайней мере, в этом направлении двинулся). однако по спаям порошок металла - частица керамики было бы интересно. какие-то общие соображения в этом направлении у вас есть?

[Авас Петяев]

Общие соображения есть (я много занимался разными керметами в свое время), но их долго расписывать, да и не помогут они в решении конкретной задачи. Если хотите получить полезный совет, то нужно гораздо больше информации о вашем предприятии: какая цель создания кермета, форма изделия, располагаемые ресурсы, масштаб планируемого производства и т.д. Если не хотите давать эту информацию в форуме, то напишите мне лично (обещаю, что буду хранить вашу тайну, как священник тайну исповеди).

[bigM]

секретного у меня ничего нет. я - частное лицо (к вопросу о ресурсах и объёмах производства, но я думаю, все решаемо). вопрос - продолжение этой темы, форма изделия - пока шарик диаметром 2-3 мм

[Авас Петяев]

А зачем использовать для электрода кермет? Керамические фазы лишь ухудшат электропроводность и теплопроводность металла, а в электродах эти свойства должны быть на максимуме. Я бы сделал эти электроды из платины и не заморачивался.

[bigM]

Я бы сделал эти электроды из платины и не заморачивался.

я б тоже не заморачивался, но у платины нет необходимых свойств. она только блестит хорошо.
тривиальный подход, к сожалению, пройденный этап текущая задача снизить работу выхода

[bigM]

Общие соображения есть (я много занимался разными керметами в свое время), но их долго расписывать, да и не помогут они в решении конкретной задачи.

в общих чертах, пожалуйста, изложите.