ПРИПОЙ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ Российский патент 2006 года по МПК B23K35/30 C22C19/05 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к припоям на основе никеля, преимущественно к аморфным припоям, и может найти применение при изготовлении паяных деталей узлов радиаторов, теплообменников, сотовых панелей и т.д., в конструкции которых применяются тонкостенные элементы из нержавеющих сталей.

Известен припой на основе никеля, имеющий следующий химический состав, мас.%:

Хром5,05-15,4Железо0-11,0Бор3,4-3,8Молибден3,7-9,46Кобальт11,5-34,9Никельостальное

(Патент США №4801072).

Недостатками известного припоя являются большие значения эрозии при пайке нержавеющих сталей, невысокий уровень прочности соединений.

Известен также припой на основе никеля следующего химического состава, в мас.%:

Хром6,1-8,2Железо2,6-3,5Бор2,0-6,4Кремний1,7-8,5Никельостальное

(Патент США №5158229).

Недостатком данного припоя является его высокая эрозионная активность при пайке нержавеющих сталей.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является припой следующего химического состава, мас.%:

Хром19,2-40,0Железо8,0-28,0Молибден1,0-7,9Кремний3,0-7,5Кобальт0,5-6,0Ниобий0,5-7,5Титан0,5-7,4Алюминий1,1-5,0Никельостальное

(Патент РФ №2115528)

Недостатками припоя-прототипа является невозможность его получения в виде аморфной металлической ленты, высокая эрозионная активность припоя к нержавеющим сталям и высокая температура пайки.

Технической задачей изобретения является разработка припоя в виде аморфных металлических лент, обладающего повышенной технологической пластичностью, низкой эрозионной активностью по отношению к основному материалу, температурой пайки ниже 1100°С.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен припой на основе никеля, содержащий хром, железо, молибден, кремний, кобальт, ниобий, титан, который дополнительно содержит бор и марганец, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хром3,0-17,9Железо0,1-10,0Молибден0,5-6,0Кремний3,0-6,5Кобальт0,1-10,0Ниобий0,1-2,9Титан0,1-2,9Бор1,2-1,6Марганец0,1-2,0Никельостальное

Введение в припой на основе никеля дополнительно бора и марганца при заявленном содержании и соотношении других компонентов обеспечивает получение припоя в виде аморфных металлических лент, обладающего повышенной технологической пластичностью, низкой эрозионной активностью по отношению к основному материалу, температурой пайки ниже 1100°С.

Пример осуществления.

Предлагаемый припой выплавлялся в вакуумной индукционной печи с тиглем на 4-4,5 кг сплава. В Таблице 1 представлены составы предлагаемых припоев (примеры 1-3) и припоя-прототипа.

Получение припоя в виде аморфных металлических лент проводили методом литья расплава на поверхность быстровращающегося диска-холодильника.

Технологическую пластичность оценивали методом многократного изгиба образца припоя в виде аморфной металлической ленты на зажатой в тисках цилиндрической оправке диаметром 5 мм.

Эрозионную активность припоя (растворение припоем основного материала) оценивали на основании результатов взаимодействия припоев с нержавеющей сталью марки 12Х18Н10Т по ГОСТ21549-76 "Пайка. Метод определения эрозии паяемого материала".

Температуру пайки образцов из нержавеющей стали определяли методом ступенчатого контроля степени смачивания материла нержавеющей стали по ГОСТ 23904-79 "Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями" по данным дифференциального термического анализа на установке ДТА-7.

Свойства предлагаемого припоя и паяных соединений в сравнении со свойствами припоя-прототипа представлены в Таблице 2.

Таблица 1Составы предлагаемого припоя и припоя прототипа№ п/пCrFeМоSiСоNbTiВMnAlNi1105,53,53,04,51,51,61,61,0-основа217,910,06,06,50,10,12,91,22,0--"-330,10,54,510,02,90,11,40,1--"-4 прототип29,510,04,55,24,04,04,0--2,8-"-Таблица 2№ п/пТемпература пайки, °СЭрозионная активность, %Технологическая пластичность, число изгибовТолщина заполнителя, мм11040-10505более 100 циклов0,0821080-10901160 циклов0,131060-1070970 циклов0,08Прототип1200-1220более 28хрупкие фрагменты (лента не формируется)0,15 и более

Из Таблицы 2 следует, что предлагаемый припой в сравнении с припоем-прототипом может быть получен в виде аморфных металлических лент, обладает технологической пластичностью (60-100 циклов и более), характеризуется сниженной в 3-6 раз эрозионной активностью по отношению к основному материалу в сравнении с припоем-прототипом и имеет температуру пайки ниже 1100°С.

Использование предлагаемого припоя позволяет снизить вес паяной конструкции за счет использования более тонкой фольги наполнителя, значительно снизить трудоемкость и повысить технологичность процесса пайки, обусловленной точностью дозировки за счет высокой степени равнотолщинности полуфабриката припоя и повысить экологичность процесса изготовления паяных деталей.

Изобретение может найти применение при изготовлении паяных деталей узлов радиаторов, теплообменников, сотовых панелей и т.д., в конструкции которых применяются тонкостенные элементы из нержавеющих сталей. Припой содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.%: хром 3,0-17,9, железо 0,1-10,0, молибден 0,5-6,0, кремний 3,0-6,5, кобальт 0,1-10,0, ниобий 0,1-2,9, титан 0,1-2,9, бор 1,2-1,6, марганец 0,1-2,0, никель - остальное. Припой в виде аморфных металлических лент обладает повышенной технологической пластичностью, низкой эрозионной активностью по отношению к основному материалу, температурой пайки ниже 1100°С. Использование припоя позволяет снизить вес паяной конструкции и повысить технологичность процесса пайки, обусловленную высокой точностью дозировки припоя. 2 табл.

Припой на основе никеля, содержащий хром, железо, молибден, кремний, кобальт, ниобий, титан, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бор и марганец при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хром3,0-17,9Железо0,1-10,0Молибден0,5-6,0Кремний3,0-6,5Кобальт0,1-10,0Ниобий0,1-2,9Титан0,1-2,9Бор1,2-1,6Марганец0,1-2,0НикельОстальное