ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК B23K35/32 

Изобретение относится к области пайки, в частности к составу припоя на основе никеля для пайки нержавеющих сталей и сплавов на основе никеля.

Известен припой на основе никеля, выбранный в качестве прототипа, который содержит компоненты при следующем соотношении: хром 0-21, железо 0-4, бор 0-16, кремний 0-19, фосфор 0-22, никель остальное, причем сумма компонентов железо, хром, никель находится в интервале 76-84, а сумма компонентов бор, кремний, фосфор находится в интервале 16-24 ат. Хром в никелевый припой вводят для повышения коррозионной стойкости, жаростойкости и жаропрочности. Для снижения температуры плавления припой содержит бор, кремний и фосфор. Введение железа позволяет улучшить смачиваемость припоем нержавеющих сталей. Для улучшения химической однородности состава припой получают сверхбыстрым охлаждением расплава на вращающийся барабан-холодильник так, что структура припоя является аморфной по крайней мере на 50% Припой рекомендуется для пайки нержавеющих сталей и сплавов на основе никеля.

Для улучшения растекаемости припоя на паяемом изделии в состав припоя-прототипа предлагается дополнительно ввести один или несколько поверхностно-активных компонентов из группы, содержащей олово, галлий, индий, висмут, свинец, кадмий, цинк, в количестве 0,01-0,5 ат. Увеличение растекаемости припоя позволяет паять изделия с капиллярными зазорами. Таким образом, предлагается припой на основе никеля, содержащий хром, железо, бор, кремний, фосфор, никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит один или несколько компонентов из группы, содержащей олово, галлий, индий, висмут, свинец, кадмий, цинк, при следующих соотношениях компонентов, ат. хром 0,01-21, железо 0,01-4, бор 0,01-16, кремний 0,01-19, фосфор 0,01-22, один или несколько компонентов из группы, содержащей олово, галлий, индий, висмут, свинец, кадмий, цинк, в количестве 0,01-0,5, причем сумма компонентов бор, кремний, фосфор находится в пределах 16-24 ат. Припой рекомендуется изготавливать в виде быстрозакаленной ленты, структура которой является аморфной не менее, чем на 50%
Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии проведено исследование химического состава поверхностного слоя припоя. Показано, что поверхностный слой толщиной 2 нм содержит до 4 поверхностно-активных элементов, что на порядок выше, чем общее содержание этих компонентов в припое. При содержании поверхностно-активных компонентов более 0,5 ат. ухудшается качество быстрозакаленной ленты, а именно лента становится хрупкой. Кроме того, снижается прочность соединения паяемого таким припоем. Предлагаемый припой можно использовать для пайки нержавеющих сталей и сплавов на основе никеля.

Пример. Припой, имеющий состав (ат.) Ni_68,68Cr₁₂Fe_0,01Si₁₀B₉ P_0,01M_0,3, где М один из группы поверхностно-активных компонентов, выплавляли в индукционной вакуумной печи. Затем расплав разливали на быстровращающийся барабан-холодильник так, что в процессе разливки формировалась пластичная лента толщиной 25 мкм. В качестве прототипа использовали ленту быстрозакаленного припоя Ni_68,68Cr₁₂Fe_0,01Si₁₀B₉P_0,01.

Исследуемый припой массой 250 мг помещали на пластину из нержавеющей стали 12Х18Н9Т, нагревали ее в вакууме 10^-3 мм рт. ст. до 1100^oC, выдерживали при этой температуре 5 мин и охлаждали. В таблице приведены результаты измерения диаметра растекания припоев на пластине из нержавеющей стали. Из нее следует, что наилучшие результаты получены для припоев, содержащих олово, галлий и индий. Улучшение растекаемости припоя позволяет паять изделия с капиллярным зазором без ухудшения механических свойств соединения.

Использование: пайка нержавеющих сталей и сплавов на основе никеля. Сущность изобретения: припой содержит компоненты при следующем соотношении, ат. %: хром 0,01-21, железо 0,01-4, бор 0,01-16, кремний 0,01-19, фосфор 0,01-22, один или несколько компонентов, выбранных из группы: олово, галлий, индий, висмут, свинец, кадмий, цинк, в количестве 0,01-0,5, причем сумма компонентов бор, кремний, фосфор находится в интервале 16-24 ат.%. Предпочтительно, чтобы структура припоя была аморфной не менее, чем на 50%. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. Припой для пайки нержавеющих сталей и сплавов на основе никеля, содержащий хром, железо, бор, кремний, фосфор, никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит один или несколько компонентов, выбранных из группы олово, галлий, индий, висмут, свинец, кадмий, цинк при следующем соотношении компонентов, ат.

Хром 0,01 21,0
Железо 0,01 4,0
Бор 0,01 16,0
Кремний 0,01 19,0
Фосфор 0,01 22,0
Один или несколько компонентов, выбранных из группы олово, галлий, индий, висмут, свинец, кадмий, цинк 0,01 0,5
Никель Остальное
при этом сумма компонентов бор, кремний, форсфор находится в интервале 16 24 ат.