Почти все металлокерамические узлы, кроме простейших цилиндрических с небольшим диаметром в пределах 30-35 мм, паяют в специальных оправках.
Оправки изготовляют из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Перед пайкой ее окисляют отжигом в среде водорода с точкой росы от -20 до +10°С при 1100°С.
Пайку узлов осуществляют в печах с защитной атмосферой как периодического, так и непрерывного действия. Широко применяют печи периодического действия, например, А-560-13, ИО59004, ИО59008, СКБ-7002, ЦЭП-240 и др.
Режимы пайки металлокерамических узлов существенно отличаются от режимов, применяемых при пайке металлов. Это объясняется спецификой физико-химических процессов, протекающих при пайке металлизированной керамики, свойствами керамического материала, а также термомеханическими напряжениями, возникающими в соединении.
Качество соединения металла с керамикой в основном определяется следующими элементами: скоростью нагрева (временем подъема температуры), длительностью контакта расплава припоя с поверхностью металлизации (временем выдержки), температурой пайки и скоростью охлаждения.
Режимы пайки в зависимости от сложности и габаритов керамических деталей, а также типа конструкционного материала манжет для медного и медно-серебряного припоев приведены на рис. 8.
Пайку другими припоями в интервале температур 780-1100°С следует производить по аналогии с режимами, приведенными на рис. 8. Следует при этом отметить, что для повышения производительности оборудования необходим дифференцированный подход к выбору режимов пайки.
Чем меньше габариты узла и выше пластичность припоя и материала манжет, тем с большими скоростями можно охлаждать узлы.
Рис. 8. Режимы пайки металлокерамических узлов медью и медно-серебряной эвтектикой 1-3 - изделия простой формы размером до 100 мм, манжеты медные (1) и коваровые (2, 3); 4 - 5 - изделия сложной формы или размером до 250 мм.
Основными параметрами при пайке металлизированной керамики являются время выдержки и температура, от них в значительной мере зависит последующая эксплуатационная надежность соединений.
Это объясняется сложной природой покрытия, которое состоит из спеченного тугоплавкого (в большинстве случаев молибденового) каркаса, заполненного межзерновым неметаллическим веществом (стекло и продукты взаимодействия активных добавок с окислами керамики).
Межзерновое вещество при температуре выше 1000° С размягчается и при повышении температуры приобретает все более значительную подвижность. В связи с этим температура пайки высокоглиноземистых керамических материалов с содержанием А12О3 в пределах от 90 до 96%, металлизированных молибден-марганцевой пастой, ограничена 1100° С.
Практически наиболее высокотемпературным припоем, пригодным для пайки такой керамики, может служить чистая медь. Однако иногда медь вытесняет межзерновое вещество, которое при незначительной выдержке (30-40 с) остается в паяном шве, а с ее увеличением до 60-300 с (в зависимости от типа керамического материала и состава металлизационного покрытия) выходит на поверхность паяного шва в виде отдельных стеклообразных капель.
Процесс замещения межзернового вещества припоем сопровождается значительным ослаблением связи металлизационного слоя с керамикой и возникновением дефектов в покрытии и паяном шве, что приводит к снижению термомеханических свойств металлокерамических соединений.
Поэтому во всех случаях металлизированную керамику необходимо паять при минимально возможных температурах и выдержках. Практически принято вести процесс пайки при температурах не более (tпл +20)°С. Время выдержки после расплавления припоя от 30 до 60 с.