ПАЯЛЬНАЯ ПАСТА ДЛЯ ПАЙКИ В ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ АТМОСФЕРЕ Российский патент 2008 года по МПК B23K35/24 B23K35/36 

Изобретение относится к пайке и может быть использовано для автоматической пайки металлических деталей в восстановительной атмосфере в различных отраслях машиностроения.

Известна паяльная паста для пайки сталей, компоненты которой взяты в следующем соотношении, мас.%:

Порошок Ag₂O45-70Порошок Cu₂О8,5-10Порошок никеля, кобальта или нержавеющей стали3,0-25Этиленгликоль3,5-20Поверхностно-активное вещество (ПАВ)0,1-1,0

(А.С. СССР №388854, МПК В23К 35/382, опубл. 05.08.1973 г.).

Известная паста обладает удовлетворительной стабильностью, однако она расслаивается при длительном хранении. Кроме этого, эта паста имеет высокую стоимость из-за наличия в ней окиси серебра.

Известна также паяльная паста для пайки в восстановительной атмосфере, содержащая, мас.%:

Закись меди60-95Окись железа1-9Этиленгликоль1-18ПАВ0,01-1Активирующее вещество0,1-1Галоидная соль лития0,01-5Вода1,4-12

(А.С. СССР №1140917, МПК В23К 35/24, опубл. 23.02.85 г.).

При использовании данной пасты прочность паяного шва на срез имеет стабильную величину и составляет 27-27,5 кгс/мм². Однако такая паста имеет склонность к расслоению при хранении.

Наиболее близкой по составу к заявляемой паяльной пасте является паяльная паста для пайки в восстановительной атмосфере, производимая на ОАО «Елизаветинский опытный завод» по ТУ 1793-001-00201454-2005, содержащая, мас.%:

Закись меди80-90Оксид железа1,0-2,0Этиленгликоль9,8-10,0ПАВ ОП-100,02-0,025Активирующее вещество - аммоний борфтористый0,02-0,025Вода питьеваяОстальное

При использовании данной паяльной пасты прочность паяного шва на срез составляет 23 кгс/мм², однако ее расслоение при длительном хранении достигает более 10%. Кроме того, при изготовлении данной паяльной пасты происходят потери закиси меди вследствие дополнительного истирания и фильтрации, а также высокий расход электроэнергии и мелющих тел.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение показателей качества паяльной пасты.

Поставленная задача решается следующим образом.

Паяльная паста для пайки в восстановительной атмосфере, содержащая закись меди, оксид железа, этиленгликоль, поверхностно-активное вещество, активирующее вещество и воду, согласно заявляемому изобретению дополнительно содержит окись меди с крупностью зерен не более 1 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Окись меди5,0-15,0Закись меди60,0-70,0Оксид железа1,0-2,0Поверхностно-активное вещество0,12-0,20Аммоний борфтористый0,13-0,20Этиленгликоль7,5-9,5ВодаОстальное.

При этом окись меди получена электрохимическим способом.

Использование при изготовлении паяльной пасты окиси меди с крупностью зерен не более 1 мкм, имеющей структуру тонкой взвеси, позволяет получить однородную по гранулометрическому составу пасту и исключить ее расслоение при длительном хранении. При этом сокращается время на истирание и фильтрацию паяльной пасты, что снижает расход электроэнергии и мелющих тел.

Окись меди с крупностью зерен не более 1 мкм может быть получена электрохимическим способом.

В качестве активирующего вещества используется аммоний борфтористый, а в качестве поверхностно-активного вещества - синтанол.

Содержание окиси меди в указанных пределах необходимо и достаточно для получения паяльной пасты с однородным гранулометрическим составом. Содержание в пасте окиси меди менее указанного предела не обеспечит необходимую плотность пасты для получения паяных швов требуемого качества из-за стекания восстановленной жидкой меди с соединяемых поверхностей. Повышенное содержание в пасте окиси меди не исключает ее осаждение, что приводит к увеличению времени пайки.

Сопоставительный анализ заявляемой паяльной пасты и прототипа позволяет сделать вывод, что заявляемая паяльная паста отличается от известной использованием окиси меди, а также новым соотношением компонентов.

Наличие отличительных от прототипа существенных признаков позволяет признать заявляемое техническое решение новым.

Из уровня техники не выявлены технические решения, которые имели бы признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемой пасты, поэтому она отвечает условию изобретательского уровня.

Возможность использования заявляемой пасты в промышленности позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «промышленная применимость».

Для приготовления заявляемой пасты используют следующие компоненты: закись меди, окись меди с содержанием CuO не менее 99% и с крупностью зерен не более 1 мкм, железо (III) оксид, этиленгликоль высшего сорта, аммоний борфтористый, синтанол, воду питьевую, которые перемешивают определенным образом, а затем истирают и фильтруют.

Пайку предлагаемой паяльной пастой деталей из углеродистых конструкционных и легированных сталей, таких как Сталь 10, Сталь 08Ю, Сталь 08КП, Сталь 12ХН, проводят в печи с восстановительной атмосферой при температуре 1150-1200°С.

В таблице 1 приведены составы заявляемой паяльной пасты и пасты, взятой за прототип, а в таблице 2 приведены показатели качества паяльной пасты, взятой за прототип, и заявляемой паяльной пасты в зависимости от содержания в ней окиси меди, мас.%.

Из таблиц видно, что:

- введение в состав пасты окиси меди сокращает процент расслоения пасты до 3%;

- прочность паяного шва возрастает до 45 кгс/мм²;

- потери закиси меди сокращаются до 1%;

- время пайки незначительно увеличивается, но оно соответствует режиму работы печей основных потребителей паяльной пасты;

- расход электроэнергии сокращается до 800 кВт/тн;

- расход мелющих тел сокращается до 0,1 кг/тн.

Таблица 1Составы заявляемой и известной паяльных пастКомпонентыПредлагаемый состав, мас.%Известный состав, мас.%IIIIIIОкись меди5,010,015,0-Закись меди70,065,060,085,0Оксид железа1,01,52,01,5Поверхностно-активное вещество0,120,160,200,022Аммоний борфтористый0,130,170,200,022Этиленгликоль7,58,59,59,9Вода16,2514,6713,13,556

Таблица 2Показатели качества паяльных пастПоказатели качестваПредлагаемый составИзвестный состав (ТУ1793-001-00201454-2005)IIIIIIРасслоение, %85315Прочность паяного шва, кгс/мм²27404523Потери закиси меди, %8,02,01,012,0Время пайки, мин45606040Расход эл. энергии, кВт/тн180012008002500Расход мелющих тел, кг/тн0,30,20,10,5

Изобретение может быть использовано для автоматической пайки в восстановительной атмосфере металлических деталей. Паяльная паста содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: окись меди 5,0-15,0, закись меди 60,0-70,0, оксид железа 1,0-2,0, поверхностно-активное вещество 0,12-0,20, аммоний борфтористый 0,13-0,20, этиленгликоль 7,5-9,5, вода - остальное. Крупность зерен окиси меди составляет не более 1,0 мкм. Окись меди получена электрохимическим способом. Состав паяльной пасты обеспечивает улучшение показателей качества пайки. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Паяльная паста для пайки в восстановительной атмосфере, содержащая закись меди, оксид железа, поверхностно-активное вещество, активирующее вещество, этиленгликоль и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит окись меди с крупностью зерен не более 1,0 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Окись меди5,0-15,0Закись меди60,0-70,0Оксид железа1,0-2,0Поверхностно-активное вещество0,12-0,20Аммоний борфтористый0,13-0,20Этиленгликоль7,5-9,5ВодаОстальное