Про можливість використання стекол в якості клеїв для заміни пайки твердими припоями в авіакосмічній промисловості і особливо для склеювання тугоплавких металів відомо досить давно. Встановлено, що одне з кращих стекол, призначених для склеювання нержавіючих сталей, має наступний склад (по масі): 38% SiO2. 5% Na2 0, 57% В2 O 3. Як повідомлялося, межа міцності при зсуві в разі склеювання склом цього типу становить близько 1400 Н / см 2 (540 ° С). На початку шістдесятих років роботи були припинені, оскільки скла мають такі недоліки в порівнянні з твердими припоями:
1. Скло є крихкими при кімнатній температурі і, отже, мають низький опір удару. Коефіцієнти термічного розширення скла і склеюваного матеріалу повинні бути близькі, тому неможливо склеювати стеклами багато різнорідні за коефіцієнтами лінійного розширення матеріали. У США були зроблені спроби підвищити еластичні властивості і міцність клейових з'єднань введенням в керамічні клеї порошкоподібних металів. Таким чином, межа міцності при зсуві при кімнатній температурі збільшився до 2800 Н / см 2.
2. Скло є скоріше грузлими рідинами, ніж істинно твердими тілами, і мають схильність до повзучості, особливо в інтервалі підвищених температур 500. 600 ° С.
Розроблено технологічні процеси підготовки поверхні металевих підкладок. Було встановлено, що в разі використання склоподібних клеїв найбільш ефективний спосіб підготовки поверхні складається з знежирення в парах розчинника, наступного окислення металу до утворення окалини, травлення кислотою для її видалення і полум'яного напилення шару хромонікелевого сплаву товщиною 0.076. 0.125 мм. Таке напилення дозволяє забезпечити необхідні шорсткість і пористість поверхні і необхідну окисну плівку.
Важливим моментом є отримання на металі зчепленої з його поверхнею окисної плівки. Ця плівка частково розчиняється в склі, створюючи міцне з'єднання. Якщо після отримання спаяний на склеюваної поверхні металу залишається занадто товстий шар нерозчиненої окису (через надмірне окислення металу в процесі підготовки поверхні), окисний шар може зруйнуватися. Якщо такий спай витримувати при високій температурі протягом дуже тривалого часу, окис повністю буде розчинятися в склі, що призведе до ослаблення з'єднання. Типовим способом обробки поверхні сплавів на основі заліза при виробництві електронних ламп є нагрів в середовищі увлажненного водню при температурі 1100 ° С з метою видалення вуглецю з поверхні металу і подальше окислення полум'ям. Необхідна ступінь окислення для будь-якого конкретного металу повинна бути встановлена дослідним шляхом.
За перерахованих вище причин практичне використання склоподібних клеїв обмежується областю виробництва радіоламп і телевізійних трубок. Стосовно до цих видів склеювання розроблена детальна технологія, і значні зусилля спрямовані на задоволення таких вимог, як електроізоляційні властивості клейового шва і теплостійкість, що дозволяє виробляти знегажування електронних ламп.
Їх в даний час дослідження, мабуть, повертають нас до використання склокераміки для склеювання. Знову розроблені матеріали також є стеклами, які при відповідній термічній обробці расстекловиваются, утворюючи міцний матеріал з мелкокристаллической структурою. Для них характерні такі переваги в порівнянні зі звичайними стеклами:
1. Більш висока механічна міцність при кімнатній температурі. Стверджують, що це допускає можливість більшого невідповідності коефіцієнтів термічного розширення матеріалів, що з'єднуються, ніж у разі використання звичайних стекол.
2. Температура експлуатації стеклокерамического клейового з'єднання майже збігається з температурою спікання або термообробки (для звичайних стекол інтервал між цими температурами становить приблизно 150 ° С).
3. Опір повзучості вище, ніж у випадку звичайних стекол.
Такі клеї наносять у вигляді суспензії тонкоизмельченного порошку склокераміки в будь-якому сполучному, наприклад в 1% -ому розчині нітроцелюлози в амілацетат.
У переважній більшості випадків для отримання тугоплавких сполук промисловість використовує клеї на основі силікатів лужних металів, алюмофосфату і споріднених з ними матеріалів, які тверднуть при порівняно низьких температурах (до 600 ° С).
цементи лужні
Рекомендуються для застосування в металевих конструкціях, але можуть бути використані і для склеювання неметалічних матеріалів. Мають хорошу міцність в необпалених стані, забезпечуючи можливість механічної обробки з'єднання. Максимальна температура експлуатації 2400 ° С.
цементи кислотні
Рекомендуються головним чином для використання в керамічних конструкціях і не можуть бути використані для склеювання металевих конструкцій. Повинні бути обпалені для отримання клейового з'єднання. Максимальна температура експлуатації 2900 ° С.