СПОСОБ ПАЙКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ Российский патент 1998 года по МПК B23K1/00 

Изобретение относится к области пайки, в частности к способу пайки изделий из нержавеющей стали через припой, содержащий марганец.

Известен способ пайки изделий из нержавеющей стали через никельхромомарганцевый припой, включающий размещение припоя между паяемыми деталями, нагрев и пайку в вакууме при температуре выше 1000^oC [1].

При использовании известного способа в процессе пайки марганец интенсивно испаряется, засоряет вакуумную систему, адсорбируется поверхностью, окисляется, затрудняет смачивание стали, что приводит к образованию пористых паяных соединений.

Известен способ пайки изделий из нержавеющей стали через припой, содержащий марганец, включающий предварительное нанесение никелевого покрытия на паяемые поверхности для улучшения смачиваемости и растекаемости припоя, его размещение, нагрев и пайку изделий в вакууме. Перед нанесением покрытия паяемые поверхности изделий подвергали обработке в водных растворах кислот [2].

Известный способ позволяет повысить степень смачивания паяных поверхностей за счет нанесения слоя никелевого покрытия. Однако интенсивное испарение марганца в процессе пайки из жидкой фазы нарушает вакуумную систему, а также приводит к появлению в паяных соединениях различного рода дефектов. Кроме того, операция нанесения слоя никелевого покрытия требует использования трудоемкого процесса химической обработки паяемых поверхностей деталей.

Задача изобретения - изготовление паяных изделий из нержавеющей стали высокой прочности паяных соединений при исключении из технологического процесса трудоемких и дорогостоящих операций химической обработки паяемых поверхностей деталей и нанесения на них покрытия из дефицитного никеля.

Задача решена за счет того, что нанесение слоя покрытия на паяемые поверхности деталей осуществляют за счет испарения марганца из твердого припоя при изотермической выдержке в процессе их нагрева при температуре на 40-50^oC ниже начала плавления припоя.

Технический результат - повышение прочности паяных соединений, снижение трудоемкости технологического процесса пайки.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Предварительно паяемые поверхности деталей конструкции подвергают механической обработке и обезжириванию. Детали выполнены из нержавеющей стали. Затем между ними располагают припой, содержащий марганец. Пайку осуществляют в вакуумно-компрессионной печи. При нагреве под пайку при достижении температуры на 40-50^oC ниже начала плавления припоя производят изотермическую выдержку. В процессе выдержки происходит интенсивное испарение марганца из твердого припоя. Выбор температуры выдержки обусловлен технологическими особенностями пайки изделий припоями, содержащими марганец. Указанный интервал температур является оптимальным, поскольку соответствует максимально интенсивному испарению марганца. Марганец, испаряясь из припоя, осаждается на паяемые поверхности деталей конструкции с образованием слоя покрытия, достаточного для обеспечения растекаемости жидкости припоя в процессе пайки. Время выдержки определяется экспериментально в зависимости от химического состава припоя и полноты заполнения паяемых поверхностей слоем испаренного марганца. Пайку осуществляют в вакууме при температуре 1000^oC и выше в зависимости от состава припоя.

Ниже приведен пример осуществления предложенного способа.

Паяли сварные конструкции коаксиальной формы, выполненные из нержавеющей стали марки Х18Н10Т. После механической обработки и обезжиривания в бензине между паяемыми поверхностями деталей размещали припой в виде фольги марки ПМ17, содержащей 17% марганца. Пайку осуществляли в вакуумно-компрессионной печи. Разрежение полости между паяемыми деталями составляло 5•10^-2 мм рт.ст. При нагреве под пайку изотермическую выдержку производили при температуре 820-830^oC, что на 40-50^oC ниже температуры начала плавления припоя (870^oC). Время выдержки - 30-35 мин. Предварительные эксперименты показали, что в указанный интервал времени слой испаренного и осажденного из твердого припоя марганца полностью заполняет паяемые поверхности деталей конструкции. Пайку проводили при температуре 1000-1100^oC в течение 5 мин с последующим охлаждением.

Металлографические исследования вырезанных из паяного узла образцов показали снижение пористости паяных соединений, что способствовало повышению их прочности. Снижение пористости паяных соединений обусловлено уменьшением содержания марганца в припое в процессе пайки за счет его удаления при изотермической выдержке.

Исключение из технологического процесса операций химической обработки паяемых поверхностей и нанесения на них покрытия перед пайкой позволило значительно снизить его трудоемкость.

Использование: пайка изделий из нержавеющей стали через припой, содержащий марганец. Сущность изобретения: пайке подвергают сварные конструкции коаксиальной формы. После механической обработки и обезжиривания между паяемыми поверхностями размещают припой, содержащий 17% марганца. Пайку осуществляют в вакуумно-компрессионной печи. Разрежение полости между паяемыми деталям составляет 5•10^-2 мм рт.ст. При нагреве конструкции производится изотермическая выдержка в течение 30-35 мин при температуре 820-830^oC, что на 40-50^oC ниже температуры начала плавления припоя. Пайка проводится при температуре 1000-1100^oC в течение 5 мин. В процессе изотермической выдержки испаряющийся марганец из твердого припоя осаждается на паяемую поверхность в виде покрытия.

Способ пайки изделий из нержавеющей стали, включающий размещение между паяемыми деталями припоя, содержащего марганец, нагрев и пайку изделий в вакууме, отличающийся тем, что перед пайкой осуществляют изотермическую выдержку при температуре на 40 50^oС ниже температуры начала плавления припоя для образования покрытия на паяемой поверхности за счет испарения марганца из твердого припоя.