ФЛЮС ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПАЙКИ Российский патент 2004 года по МПК B23K35/363 

Изобретение относится к пайке, а именно к составу флюса для низкотемпературной пайки меди и ее сплавов оловянно-свинцовыми припоями.

Известен паяльный флюс для низкотемпературной пайки по авторскому свидетельству СССР №1279780, В 23 К 35/363, 1986 г.

Этот флюс предназначен для низкотемпературной пайки и содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: хлорид цинка 25-30, хлорид аммония 5-7, двухлористое олово 1-3, соляная кислота 1-3, ортофосфорная кислота 3-5, триаммонийная соль 1-окиэтилидендифосфоновой кислоты 2-6, синтанол ДС-10 0,05-0,15, вода - остальное.

Хотя этот флюс имеет общие компоненты, однако он сложен по составу и предназначен для пайки латуни, содержащей алюминий.

Известен паяльный флюс для низкотемпературной пайки состава мас.%: хлорид цинка (ZnCl₂) 50, хлорид аммония (NH₄Cl) 5, соляная кислота (НСl) 1, остальное вода [Лашко С.В., Врублевский Е.И. Технология пайки изделий в машиностроении. Справочник проектировщика. - М.: Машиностроение, 1993, 464 с., ил., стр.285, №626]. Данный флюс рекомендован для пайки меди. Однако этот флюс не обладает высокой активностью, хотя в нем присутствует большое количество хлорида цинка. За счет высокого содержания хлорида цинка увеличивается стоимость флюса и возрастает его коррозионная активность.

Известен паяльный флюс для низкотемпературной пайки по патенту России №2204466, В 23 К 35/363, 2003 г, содержащий в своем составе следующие элементы, мас.%: хлорид цинка 10-40, хлорид аммония 1-4,5, соляная кислота 2-5, карбамид 0,1-1, гидроксиламин гидрохлорид 0,05-1, вода остальное. Данный флюс предназначен для пайки меди и ее сплавов. Однако этот флюс обладает недостаточными флюсующими свойствами, а также высокой коррозионной активностью в силу того, что он содержит в своем составе соляную кислоту.

Решаемая задача - совершенствование состава флюса.

При создании предлагаемого флюса достигнут технический результат - получен флюс с высокими флюсующими свойствами и низкой коррозионной активностью для низкотемпературной пайки меди и ее сплавов оловянно-свинцовыми припоями, так как большое количество теплообменников в автомобилестроении паяются с применением именно этих материалов.

Этот технический результат достигается тем, что флюс для низкотемпературной пайки, содержащий хлорид цинка, хлорид аммония, карбамид, гидроксиламин гидрохлорид и воду, дополнительно содержит гидразин солянокислый, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлорид цинка 10-40

Хлорид аммония 1,0-4,5

Карбамид 1,1-3,0

Гидроксиламин гидрохлорид 0,05-1,0

Гидразин солянокислый 0,2-1,0

Вода Остальное

Хлорид цинка и хлорид аммония вводят для обеспечения достаточной активности флюса в пределах 10-40 и 1,0-4,5% соответственно. При концентрации хлоридов, выходящих за эти рамки, снижаются технологические свойства флюса, а его коррозионная активность возрастает.

Введение гидроксиламина гидрохлорида и гидразина солянокислого способствует увеличению площади растекания припоя по паяемой поверхности. Содержание каждого из этих компонентов во флюсе более 1% нецелесообразно, так как дальнейшее увеличение их концентрации во флюсе не приводит к увеличению площади растекания, а лишь увеличивает коррозионную активность флюса. При содержании этих компонентов менее чем 0,05 и 0,2%, соответственно наблюдается заметное снижение технологических свойств флюса (площади растекания припоя).

При концентрации карбамида во флюсе 1,1-3% снижается его коррозионная активность по сравнению с прототипом и возрастает площадь растекания припоя. При концентрации карбамида менее 1,1% увеличивается коррозионная активность флюса, а увеличение его концентрации свыше 3% не дает положительного эффекта.

При нагреве данного флюса образуются комплексные соединения соляной кислоты, которые интенсивно разрушают оксидную пленку на поверхности деталей из меди и латуни. Кроме того, повышенное содержание аминов во флюсе приводит к снижению его коррозионного влияния на паяемый материал и припой. Все это улучшает смачивание припоем паяемой поверхности, способствует увеличению площади растекания припоя и образованию прочного соединения. Причем флюс достаточно активен даже при низких температурах пайки. Температурный интервал активности флюса 200-400°С.

В таблице 1 приведены составы исследованных флюсов, а также состав прототипа.

Пример.

Флюс готовят следующим образом: сначала соединяют сыпучие компоненты флюса (хлорид цинка, хлорид аммония, гидроксиламин гидрохлорид, гидразин солянокислый и карбамид), затем добавляют растворитель (воду), после чего тщательно перемешивают полученный раствор.

Коррозионную активность флюса оценивали по величине тока, проходящего между электродами припой (ПОССу-30-2) - паяемый металл (медь M1 или латунь Л63), помещенными в раствор флюса объемом 100 мл. Флюс при каждом измерении использовался новый.

Полученные результаты приведены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, минимальные токи, проходящие через раствор флюса, наблюдаются в составах 2-5. Составы 1 и 6 обладают повышенной коррозионной активностью.

Флюсующую активность составов определяли по площади растекания расплавленного припоя по основному металлу. В качестве основного металла использовали пластины размером 40×40×1,2 из меди M1 и латуни Л63. Пластины с навеской припоя (0,6 г) и флюса (0,5 мл) помещали в предварительно нагретую до 320°С печь и выдерживали в течение 3 мин. После остывания пластин определяли площадь растекания припоя. Полученные результаты приведены в таблице 3.

В процессе пайки флюсы 2-5 показали хорошие результаты, как при пайке меди, так и латуни. Универсальность флюсов, их высокую флюсующую способность и низкую коррозионную активность, по-видимому, можно объяснить повышенным содержанием аминов и отсутствием в составе флюсов свободной соляной кислоты.

Изобретение может быть использовано при низкотемпературной пайке меди и ее сплавов оловянно-свинцовыми припоями. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: хлорид цинка 10-40, хлорид аммония 1,0-4,5, гидроксиламин гидрохлорид 0,05-1,0, гидразин солянокислый 0,2-1,0, карбамид 1,1-3,0, вода остальное. При нагреве данного флюса образуются комплексные соединения соляной кислоты, которые интенсивно разрушают оксидную пленку на поверхности деталей из меди и латуни. Содержащиеся в составе флюса поверхностно-активные вещества улучшают смачивание припоем паяемой поверхности и способствуют увеличению площади растекания припоя и образованию прочного соединения. Присутствие в составе флюса повышенного содержания карбамида снижает его коррозионную активность к меди и ее сплавам. Флюс достаточно активен даже при низких температурах пайки. Температурный интервал активности флюса 200-400°С. 3 табл.

Флюс для низкотемпературной пайки, содержащий хлорид цинка, хлорид аммония, карбамид, гидроксиламин гидрохлорид и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидразин солянокислый при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлорид цинка 10-40

Хлорид аммония 1,0-4,5

Гидроксиламин гидрохлорид 0,05-1,0

Гидразин солянокислый 0,2-1,0

Карбамид 1,1-3,0

Вода Остальное