Паяльная смесь Советский патент 1985 года по МПК B23K35/362 

ч

Изобретение относится к области пайки, в частности к составу паяльной смеси для пайки сталей и твердосплавного бурового инструмента.

Известен припой, содержащий 4565% меди; до 4,0% олова; до 11% никеля;, до 0,25% кремния и до 1% марraHiiia; остальное цинк.

Эти припой не Ьбеспечивают достаточно высокую прочность паяного соеЦт1ения при нагрузках.

Известно применение;паяльной смеси для пайки суали и меди- на медноникелевой основе с содержанием никеля 3-5%, который используют с флюсом бура и флюсом № 200.

Недостатки этой паяльной смеси низкая ударная прочность паяного соединения, большой разброс показателей прочности при испытаниях. Применяемые в сочетании с этим припоем флнгсы имеют недостаточно широкий температурный интервал активности.

Целью изобретения является расширение температурного интервала активности, повышение однородности смеси и качества паяного соединения

Цель достигается тем, что в сос таве паяльной смеси, состоящей из металлической части, включающей медноникелевый припой, содержащий 3 3 мас.% никеля, медь - остальное, и неметаллической части, содержащей щелочно-боратный флюс, неметаллическая часть дополнительно содержит бо и снликомарганец, а щелочно-боратны флюс содержится в виде смеси трех флюсов с различными температурными интервалами активности при следующе .соотношении ингредиентов, мас.%: Вор0,8-3,6

Силикомарганец 0,1-1,5 Щелочно-боратный флюс с температурным интервалом активности 900-1150С 8-12 Щелочно-боратный флюс с температурным интервалом активности 850- 1050 С 10-20 Щелочно-боратный флюс с температурным интервалом активности 700-950 с Остальное При этом металлическая и неметаллическая части паяльной смеси содержатся в следующем соотношении,мас.%

4758

Металлическая часть 68-74 Неметаллическая часть 26-32 Бор, вводимьш в количестве 0,83,6 мас.%4работает как раскислитель,

5 начиная с 600 С. Образовываютцийся окисел В-(Оз растворяется в щелочноборатном флюсе, повьш1ая склонность флюса к растворению окислов. Переходя в припой, бор увеличивает его

0 склонность к растворению основного металла и способствует увеличению динамической прочности припоя. Оптимальное содержание бора в неметаллической паяльной смеси 2,4 мас.%.

5 После пайки в металле шва содержится 0,4 мас.% бора. При меньшем, чем 0,8 мас.% содержании бора, он практически полностью окисляется в процессе плавления припоя и в металле

0 шва его недостает. При содержании бора в неметаллической части смеси 3,6 мас.% припой охрупчивается, что недопустимо.

Силикомарганец, вводимьш в не5 металлическую часть смеси, также работает как флюс, раскислитель и как легирующая добавка. Применяют порощок силикомарганца марок СМн20 и СМн17 по ТУ 14-5-112-78. Как рас0 кислитель Силикомарганец работает при температурах выше . Легирование паяного шва кремнием и марганцем через флюс препятствует образованию диффузионной зоны и повышает ударную прочность.При температурах вьш1е 900°С Силикомарганец работает как флюс, улучшая смачивание. Оптимальное содержание силикомарганца в неметаллической части 1,0%.

jj При содержании менее 0,1% Силикомарганец весь работает как раскислитель - его не хватает ни дпя легирования, ни для флюсования. При содержании силикомарганца в неметалличес. кой части 1,5% повышается температура плавления припоя.

В качестве щелочно-боратных флюсов с различными температурными интервалами активности применяются плавленные синтетические боратные

0

шпаки, соответствующие ниже приведенным составам (по ТУ 21 УССР 57-77АН-ШТ2, АН-ШТ1 и АН-Ш200 соответственно) .

Примеры выполнения паяльной сме5си представлены в табл. 1.

Характеристики плавленных флюсов, доставляющих неметаллическую часть паяльной смеси, представлены в табл. 2. Флюсы, поочередно плавящиеся, последовательно защищают припой и паяемое соединение от окисления плотной кйслородонепроницаемой пленкой. Вначале работает щелочно-боратный флюс АН-ШТ2, затем последовательно - щелочно-боратные флюсы АН-ШТ1 и АНШ200. Их добавки в количестве 8 12 мас.% и 10-20 мас.% соответственно являются необходимьми (при повышении температур пайки вьше , щелочно-боратный флюс АН ШТ2 бьютро насыщается окислами и выходит из строя) и достаточными. Большие количества этих флюсов (свьппе 20% А.Н-ШТ1 и 12% АН-Ш200) недопустимо повышают вязкость расплава, а взятые в меньших количествах (менее 8% АН-ШТ1 и 10% АН-Ш20) флюсы не защищают паяный шов при высоких температурах. Кроме того, флюсы, взятые в указайных количествах, обеспечивают равномерное растворение бора по всему объему паяльной смеси и исключают сепарацию смеси при хранении, транспортировке и пайке. Отклонение от но минального содержания бора не превышает iO,1 %. Нами были изготовлены предлагаемы составы паяльной смеси и испытаны в производственных условиях. В табл. приведены эти составы (из них лучшие составы 2 и 3). 84 Составы 2 и 3 отлично защищают металлическую часть смеси в широком температурном интервгше 700-1150 С, обеспечивая при этом высокое качество паяного соединения и.высокие показатели ударной прочности (работа на отрыв при однократном ударе маятниковым копром составляет 16 кДж/см). Разрушение происходит преимущественно по основному металлу (испытывались образцы, имитирующие бурильный инструмент). Температура пайки паяльной смесью 1050-1080°С. Паяльная смесь может быть приготовлена в виде порошка или таблеток диаметром 8 и 11,5 мм, высотой 2,3мм (вес таблеток соответственно 0,5 г и 1,0 г). Состав 11АН-21У бып использован при пайке бурильного инструмента. При пайке вначале плавится наиболее легкоплавкий флюс, затем под его защитой одновременно металлическая часть припоя и два других флюса. Растекание отличное. Пайка не сопровождается вьщелением дымов и газов. Статистические испытания показали высокую прочность паяного соединения. Промьшшенные испытания бурильного инструмента подтвердили отличное качество пайки. Предложенная в работе смесь проста, надежна и не требует специапьног оборудования для ее изготовления.

Таблица 1

ПАЯЛЬНАЯ СМЕСЬ, преимущественно для пайки бурильного инструмента, состоящая из металлической части, включающей медно-никелевый припой, содержащий 3-5 мас.% никеля, медь остальное, и неметаллической части, содержащей щелочно-боратный флюс, отличающаяся тем, что, с целью расщирения температурного интервала активности смеси, повышения однородности смеси и качества паяного соединения, неметаллическая часть дополнительно содержит бор и силикомарганец, а щелочноборатный флюс содержится в виде смеси трех флюсов с различными температурными интервалами активности при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: 0,8-3,6 Бор 0,1-1,5 Силикомарганец Щелочноборатный флюс с температурным интервалом ак, о тивности 900-1150 С 8-12 Щелочноборатный i флюс с температур(Л ным интервалом активности 850-1050 с 10-20 Щелочноборатный флюс с температурным интервалом активности 700-950 0 Остальное при этом паяльная смесь содержит металлическую и неметаллическую 4 части в следующем соотношении,мас.%: Металлическая часть 68-74 сл Неметаллическая часть 26-32 сх

- разрушение происходило по основному металлу.

Щелочно-боратньй флюс с температурным интервалом активности 700-950 С

Щелочно-боратный флюс с температурным интервалом активности 850-1080°С

Щелочно-боратньй флюс с температурным интервалом активности 900-1150 С

Таблица 2

NajO 18-25V 1014, ZrF 1-4, Lit,0 3-8, BjOj - Остальное

+ + 4NajO 23-28

КсО 1-3; ZrF 1-4; BjOj - Остальное

+ +

20-22, К,,О 1-3; Zrl 1-4; SiOj. 2-5; BIOj - Остальное

1080