СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО АЛЮМИНИЕВОГО ПРИПОЯ Российский патент 2009 года по МПК B23K35/40 

Изобретение относится к пайке и используется при изготовлении припоев, предназначенных для пайки черных и цветных металлов и их сплавов, в частности при производстве посуды с многослойным дном.

Известен способ изготовления фольги из алюминиево-кремниевого сплава [1], предназначенной для дальнейшей прокатки фольговых припоев. Способ включает приготовление расплава, его нагрев, получение литой заготовки, нагрев заготовки, горячую прокатку с последующей смоткой горячекатаной ленты в рулон, изотермический горячий отжиг, последующую холодную прокатку с промежуточными отжигами.

Известный способ обеспечивает выход годной фольги 53-54% при ширине 850 мм из слитков массой более одной тонны.

Недостатками известного способа являются:

- его сложность;

- значительная длительность циклов;

- большой процент брака.

Известен способ изготовления фольгированного микрокристаллического припоя, выбранный в качестве прототипа, заключающийся в скоростной закалке расплава методом литья плоского потока на поверхность быстровращающегося металлического охлаждающего барабана [2]. В результате этого получается металлическая длинномерная лента толщиной до 100 мкм, имеющая микрокристаллическую структуру.

Недостатком способа изготовления припоя литьем плоского потока на поверхность быстровращающегося металлического охлаждающего барабана является то, что ширина получаемой ленты не превышает 100 мм, что влечет за собой необходимость соединения нескольких лент, например при изготовлении посуды с диаметром дна более 100 мм, либо плетением, либо точной стыковкой полос. Кроме этого, оборудование для изготовления ленты-фольги весьма сложное.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно:

- возможность получения целостных заготовок фольги, в которой все размеры по ее плоскости более 100 мм;

- упрощение применяемого для изготовления заготовок фольги оборудования.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления микрокристаллического фольгированного алюминиевого припоя, включающего приготовление расплава, выливание его на охлаждающую поверхность, согласно изобретению расплав дозировано выливают на малотеплопроводную керамическую плоскую горизонтальную поверхность, расплющивают его в ограниченном объеме ударом металлического высокотеплопроводного тела массой более одного килограмма с импульсом 6-20 кг·м/с, причем теплопроводность металлического тела, по меньшей мере, в два раза выше теплопроводности керамической поверхности.

В результате получается фольга с быстрозакаленной микрокристаллической структурой, причем размеры фольги в ее плоскости могут превышать 100 мм (диаметр круга заготовки).

Кроме того, упрощается применяемое для изготовления фольги оборудование.

Превышение теплопроводности металлического тела, например стального, над теплопроводностью керамической или асбоцементной поверхности в два раза и более раз связано с созданием направленного отвода тепла от расплава к стальному телу и обеспечением заданной скорости теплоотвода, позволяющим получить быстрозакаленную микрокристаллическую структуру припоя.

Применение болванки весом менее 1 кг неэффективно вследствие недостаточности массы для теплоотвода, обеспечивающего получение микрокристаллической структуры.

Наиболее эффективно применение болванки весом в пределах от 1 до 10 кг, выбор веса зависит от параметров получаемой заготовки припоя (толщины до 8 мм и диаметра круга заготовки до 250 мм).

Величина импульса менее 6 кг×м/с при получении заготовки фольги с размером диаметра более 100 мм недостаточна для получения микрокристаллической структуры и требуемой толщины фольги до 8 мм.

Величина импульса более 20 кг×м/с при получении фольги с размером диаметра до 250 мм энергетически нецелесообразна для получения микрокристаллической структуры и требуемой толщины фольги до 8 мм.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Расплав приготавливают и дозировано выливают его на охлаждающую малотеплопроводную керамическую плоскую горизонтальную поверхность. Расплав расплющивают в ограниченном объеме ударом металлического высокотеплопроводного тела массой более одного килограмма с импульсом 6-20 кг·м/с. Теплопроводность металлического тела, по меньшей мере, в два раза превышает теплопроводность керамической поверхности.

Пример конкретного осуществления.

Для испытаний способа изготавливали заготовку из припоя с химическим составом: Al - основа, Si 12 мас.%, Mn 0,1 мас.%, Mg 1,5 мас.%, Zn 0,2 мас.%, Ga 0,4 мас.%, Са 0,1 мас.% и соль NaCI 0,1 мас.%. Для этого расплав припоя выливали на низкотеплопроводную плоскую горизонтальную керамическую или твердую асбоцементную шлифованную поверхность и вручную разбивали стальным высокотеплопроводным телом, например круглой болванкой диаметром 250 мм падением ее с высоты 0,5 м, массой 3 кг (импульс 6.8 кг×м/с).

Полученная фольга имеет микрокристаллическую структуру, так как при полном перегибе на 180° фольга не разрушается и имеет пластическую деформацию, в то время как слиток исходного сплава чрезвычайно хрупок. Из полученной фольги (целостной, а не сплетенной) вырезались заготовки диаметром 230 мм. Производилась пайка индукционным способом алюминиевого круглого теплораспределительного «блина» толщиной до 8 мм к нержавеющему днищу посуды с применением данного припоя. После затвердевания проверялось качество спая. Отмечено, что качество спая отличное, без дефектов. Флюс при этом не применялся.

Для упрочнения днищ посуды малой толщины требуются круглые заготовки с толщиной ленты в пределах 30-50 мкм. В процессе изготовления алюминиевой круглой заготовки расплав припоя выливали на низкотеплопроводную плоскую горизонтальную керамическую поверхность и разбивали стальной высокотеплопроводной круглой болванкой с импульсом удара 20 кг×м/с. Получали заготовку толщиной 45 мкм. Заготовку оплавляли на поверхности днища посуды.

Для упрочнения днищ посуды большей толщины требуются круглые заготовки с толщиной ленты в пределах 1-8 мм. В процессе изготовления алюминиевой круглой заготовки расплав припоя выливали на низкотеплопроводную плоскую горизонтальную керамическую поверхность и разбивали стальной высокотеплопроводной круглой болванкой с импульсом удара 6,9 кг×м/с. Получали заготовку толщиной 7,5 мм. Заготовку оплавляли на поверхности днища посуды.

Как видно из приведенных примеров, способ изготовления фольгированного микрокристаллического припоя промышленно применим и имеет техническую эффективность.

Литература

1. Патент RU 2051985.

2. Сверхбыстрая закалка жидких сплавов, под ред. Г.Германа. М.: Металлургия, стр.27-28.

Изобретение может быть использовано при пайке черных и цветных металлов и их сплавов, в частности при производстве посуды с многослойным дном. Приготовленный расплав дозировано выливают на охлаждающую плоскую горизонтальную керамическую поверхность. Расплющивают его в ограниченном объеме ударом металлического тела массой более одного килограмма с импульсом 6-20 кг·м/с, выполненного из материала с теплопроводностью, по меньшей мере, в два раза выше теплопроводности керамики. Способ обеспечивает получение целостных заготовок микрокристаллического припоя с размерами по плоскости более 100 мм при упрощении применяемого для изготовления заготовок оборудования.

Способ изготовления микрокристаллического алюминиевого припоя, включающий приготовление расплава и его литье на охлаждающую поверхность, отличающийся тем, что расплав дозировано выливают на плоскую горизонтальную керамическую поверхность и расплющивают его в ограниченном объеме ударом металлического тела массой более одного килограмма с импульсом 6-20 кг·м/с, выполненного из материала с теплопроводностью, по меньшей мере, в два раза выше теплопроводности керамики.