Впаивание металла в стекло
Впаивают металл в стекло в тех случаях, когда необходимо подвести электрический ток внутрь стеклянного сосуда или прибора, например при изготовлении прибора для электролиза или электродов для электрохимических исследований (платиновый, стеклянный и другие электроды), для закрепления металла в стекле и прокалывания отверстий при изготовлении иголок или платиновых проволочек и ряда других целей.
Чаще всего в стекло впаивают проволоку или стержни из платины, молибдена, вольфрама, железа, титана, реже из никеля и меди, сплавов ковара, платинита и некоторых сортов стали. Каждый из перечисленных металлов может быть впаян лишь в стекла определенных марок. Исключение составляет платина, которая хорошо впаивается в стекла различных марок, кроме кварца (из-за высокой температуры размягчения кварца). Основное условие хорошего сплавления металла со стеклом — близкие по значению термические коэффициенты линейного расширения стекла и металла. Наиболее прочный спай образуется в том случае, когда коэффициент расширения стекла несколько больше (на 5—8%), чем коэффициент расширения металла. При этом образуется «согласованный» спай. В противном случае при остывании в месте спая образуются радиальные и продольные трещины. Аналогичная картина происходит и в том случае, когда термический коэффициент линейного расширения металла значительно меньше термического коэффициента линейного расширения стекла. При этом получаются главным образом осевые трещины.
Особое значение процесс впайки металла в стекло играет в производстве электроламп и других электровакуумных приборов. В электровакуумной промышленности разработана целая серия марок стекла, которые классифицируют по группам. Каждая группа стекол предназначена для спаивания с определенными металлами или сплавами. Коэффициент линейного расширения стекол каждой группы близок к коэффициенту расширения соответствующих металлов или сплавов. В табл. 8 приведены термические коэффициенты линейного расширения (ТКЛР) наиболее распространенных металлов и сплавов, применяемых для спайки со стеклом.
| Металл или сплав | ТКЛР α, 10-7-°C-1 |
| Вольфрам Ковар Молибден Платинит Нержавеющая сталь Фернихром Платина Титан Железо Никель Нихром Константан Медь |
44,4 46,0—52,0 55,0 65,0—100,0 80,0—100,0 88,0 90,7 97,0 125,0 133,0 145,0 148,0 165,0 |
В табл. 9 приведены марки стекла по группам и указано, с какими стеклами лучше всего спаиваются соответствующие металлы и сплавы.
| Марка стекла | ТКЛР α, 10-7-°C-1 | Впаиваемый материал |
| Вольфрамовая группа | ||
| С37-1 (40) C37-2 С39-1 С40-1 (ЗС-11) П-15 (пирекс) |
37,5 38,0 39,0 40,0 33,4 |
Вольфрам |
| Молибденовая группа | ||
| С47-1 (46) С48-1 (ЗС-8) С49-1 (ЗС-5) С52-1 (ЗС-49-2) |
47,0 48,0 49,0 52,0 |
Молибден Ковар |
| Титановая группа | ||
| С72-4 С76-1 | 72,0 76,0 | Титан |
| Платиновая группа | ||
| С89-1 (2) С89-2 (23) С90-1 (БА-1) С94-1 |
89,0 89,0 90,0 94,0 |
Платина Платинит Сплавы Ni, Cu, Fe, Со и др. Ферникохром |
| Железная группа | ||
| С120-1 | 120,0 | Железо, никель, константан, нержавеющая сталь |
| Переходная группа | ||
| С54-1-(35) С82-1 (36) |
54,0 82,1 |
Молибден, нержавеющая сталь, платина |