Металлические клеи . Часть 1

Металлические клеи – это смесь жидкого металла (ртуть или галлий) с температурой плавления около 30 градусов Цельсия, а также порошка металла более тугоплавкого, к примеру, меди. Результат диффузии данных металлов в клее – образование интерметаллических соединений и твердых растворов с высокими температурами плавления. Отверждение таких клеев происходит при комнатной температуре. В роли жидкого компонента можно также использовать эвтектические смеси галлия с иными металлами (температура плавления у которых ниже, чем у галлия). С повышением температуры резко возрастает и диффузия, поэтому, чтобы ускорить процесс схватывания, клей нужно нагреть.

Но, не стоит забывать о том, что при понижении температуры клея до температуры ниже плавления жидкого компонента, будет наблюдаться процесс затвердевания пастообразного клея. Как ни странно, но, если последующее нагревание довести до температуры плавления жидких компонентов, то клей вновь станет пастообразным, а детали окажутся несклеенными. Из-за контакта твердого металла с жидким могут разрушаться металлы и сплавы, контактирующие непосредственно с расплавами. Повышение качества поверхности (к примеру, устранение царапин и др.) и микролегирование твердого металла, а также легирование жидкого металла только способствует улучшению защиты твердого металла от охрупчивающего воздействия жидкого металла. Процесс создания твердеющих галлиевых композиций, отвечающих при этом заданным требованиям – задача далеко не простая, ведь она требует учета целого ряда факторов, которые вполне могут оказывать и положительное, и отрицательное влияние непосредственно на эксплуатационные характеристики соединений.

Галлий является довольно хорошим смачивающим средством для большинства металлов. Именно поэтому склеивать их довольно просто и легко. Многие металлические клеи способны при схватывании увеличиваться в объеме. Это дает возможность склевать детали даже в том случае, если они не смачиваются жидкими составляющими клея. Что касается конструкции соединения, то она просто обязана быть такой, чтобы склеиваемые между собой детали охватывали друг друга. Самое главное, что клей будет заполнять все имеющиеся зазоры между деталями, при этом уплотняясь и упрочняясь благодаря внутреннему давлению. Подвергнув клей термической обработке, он превратиться в порошок из-за окисления галлия кислородом. Неметаллические детали тоже можно склеивать металлическими клеями.

Подготовка деталей для склеивания как металлическими клеями, так и неметаллическими, в принципе, не отличается. Все как обычно: сначала поверхность промывается спиртом (для удаления жира и грязи); после чего деталь просушивается в термостате при температуре  40 градусов Цельсия. Перед нанесением клея поверхности предварительно смачиваются каплей жидкого галлия, который наносится при помощи вольфрамового острия. Вольфрам сам по себе очень твердый, а также отлично смачивается галлием. Благодаря именно этим свойствам не составит труда прорвать на металле окисную пленку, а также поверхностный слой керамики вольфрамовым острием. Есть и другие способы, позволяющие удалить окисную пленку с металла, но в этих случаях присутствие жидкого галлия обязательно.

Наносится клей небольшой лопаткой из фторопласта на какую-либо из деталей, предварительно подогретой до температуры 35 (плюс-минус 2) градуса, затем притирают к поверхности, чтобы клей образовывал конус вместе с пологими поверхностями. После чего эту деталь склеивают с другой, которая уже нагрета примерно до такой же температуры. Детали притирают друг к другу, чтобы не было зазоров (клей их заполнит). Затем они зажимаются в специальном приспособлении, выдерживаются на воздухе 24 часа при комнатной температуре. Возможна также термообработка при температуре 120-140 градусов на протяжении 6-8 часов. В этом случае деталь охлаждается до комнатной температуры (это касается и термостата) и только потом вынимают из приспособления.