ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ Российский патент 2012 года по МПК B23K35/26 C22C21/04 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов.

Известен припой состава (в мас.%): медь 15-30, цинк 15-30, кремний 1-10, алюминий - остальное (патент Японии №2001062587, М. Кл. B23K 35/28, C22C 21/00, 2001 г.), аналог.

Недостатками известного припоя является низкая коррозионная стойкость паяных соединений.

В настоящее время известен припой состава (в мас.%): кремний 4-12, германий 4,6-25, стронций 0,003-0,01, церий 0,05-0,15, алюминий - остальное (патент РФ №2297907, М. Кл. B23K 35/28, C22C 21/02, B23K 35/40, 2006 г.), прототип.

Недостатками данного припоя является низкая технологичность при пайке, сложность нанесения гальванических покрытий, высокая температура плавления.

Предлагается припой для пайки алюминиевых сплавов, состоящий из алюминия, кремния, германия, стронция, церия и по крайней мере один элемент из ряда: медь, цинк и серебро при следующем содержании компонентов (мас.%): кремний 4-12; германий 4,6-25; стронций 0,003-0,01; церий 0,02-0,15; по крайней мере один элемент из ряда медь, цинк, серебро: медь 0,03-40, цинк 0,03-40, серебро 0,03-5, алюминий - остальное, причем суммарное содержание меди и цинка составляет не более 60 мас.%.

Припой дополнительно содержит магний в количестве 0,1-1,5 мас.%.

Предлагаемый состав припоя отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит по крайней мере один элемент из ряда медь, цинк, серебро: медь 0,03-40, цинк 0,03-40, серебро 0,03-5, причем суммарное содержание меди и цинка составляет не более 60 мас.%, и остальные компоненты взяты в следующем соотношении (в мас.%): кремний 4-12; германий 4,6-25; стронций 0,003-0,01; церий 0,02-0,15; алюминий - остальное.

Припой дополнительно содержит магний в количестве 0,1-1,5 мас.%.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационных характеристик и увеличение номенклатуры паяных соединений из алюминиевых сплавов, а также увеличение срока службы получаемых конструкций.

Технический результат - понижение температуры плавления припоя, повышение прочности паяных конструкций и возможность нанесения гальванических серебряных покрытий.

Предлагаемый припой позволяет снизить температуру пайки и использовать при получении паяных конструкций высокопрочные алюминиевые сплавы с температурой солидус ниже 550°С, что обеспечивает повышение прочности паяных конструкций. Медь и цинк позволяют снизить температуру плавления припоя. Добавки серебра в припой позволяют обеспечить повышение прочности паяных соединений и увеличить срок их эксплуатации.

Пример 1.

Был получен слиток припоя, содержащего (в мас.%): кремний 9, германий 12, церий 0,05, стронций 0,005, цинк 20, медь 15, алюминий - остальное. Отливка сплавов осуществлялась путем расплавления сплава Al-12Si и растворением в нем технического германия, стронция, церия, цинка, которые вводились в расплав в виде лигатур. Температура солидус полученного припоя составляла 448°C. Слиток припоя подвергался диффузионному отжигу в течение 8 часов при температуре 460°C. Температура ликвидус припоя составляла 532°C. Слиток припоя разрезался на заготовки, которые подвергались горячей и последующей холодной прокатке до толщины 0,1-0,5 мм.

Фольга припоя, толщиной 0,1 мм, использовалась для пайки изделия из сплава 01515 в печи в воздушной атмосфере с использованием флюса 34А. Температура пайки составляла 545°C. Прочность полученного паяного образца на разрыв составляла 190 МПа, разрушение происходило по основному материалу.

Пример 2.

Был получен слиток припоя, содержащего (в мас.%): кремний 9, германий 12, церий 0,05, стронций 0,005, цинк 25, медь 12, серебро 2, алюминий - остальное. Температура солидус полученного припоя составляла 446°C. После литья слиток припоя подвергался диффузионному отжигу в течение 12 часов при температуре 460°C. Температура ликвидус припоя после диффузионного отжига составляла 528°C. Из слитка припоя горячей и последующей холодной прокаткой была получена фольга толщиной 0,1-0,3 мм.

Полученным припоем печной пайкой изготавливалась конструкция из сплава 01515. Пайка производилась в воздушной атмосфере с применением флюса 34А. Температура пайки составляла 550°C. После пайки отмывку флюса осуществляли в ультразвуковой ванне. Прочность полученных паяных образцов на разрыв составляла 186 МПа, разрушение происходило по основному материалу.

На три изготовленных паяных образца после отмывки флюса наносилось гальваническое покрытие. Визуальным осмотром было установлено, что покрытие распределено равномерно, без отслоений.

Пример 3.

Был получен слиток припоя, содержащего (в мас.%): кремний 9, германий 12, церий 0,05, стронций 0,005, цинк 20, алюминий - остальное. Температура солидус полученного припоя составляла 438°C. После литья слиток припоя подвергался диффузионному отжигу в течение 8 часов при температуре 450°C. Температура полного расплавления припоя после диффузионного отжига составляла 539°C. После прокатки припой был получен в виде тонких листов (1,0-1,2 мм) и фольги толщиной 0,08-0,3 мм.

Пайка полученным припоем проводилась в воздушных печах с использованием флюса 34А макетных образцов толщиной 1-1,2 мм из сплава 01523. После отмывки остатков флюса визуально было установлено формирование качественного паяного соединения.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой для пайки алюминиевых сплавов содержит следующие компоненты, мас.%: кремний 4-12, германий 4,6-25, стронций 0,003-0,01, церий 0,02-0,15, по крайней мере один элемент из ряда: медь 0,03-40, цинк 0,03-40, серебро 0,03-5, алюминий - остальное. Суммарное содержание меди и цинка составляет не более 60 мас.%. В частных случаях выполнения припой может дополнительно содержать 0,1-1,5 мас.% магния. Повышаются эксплуатационные характеристики паяных соединений из алюминиевых сплавов, что приводит к увеличению срока службы получаемых конструкций. 1 з.п. ф-лы.

1. Припой для пайки алюминиевых сплавов, содержащий алюминий, кремний, германий, стронций, церий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по крайней мере один элемент из ряда: медь, цинк и серебро при следующем содержании компонентов, мас.%:
кремний 4-12 германий 4,6-25 стронций 0,003-0,01 церий 0,02-0,15,

2. Припой по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 0,1-1,5 мас.% магния.