Способ пайки в парах легкоиспаряющегося элемента Советский патент 1986 года по МПК B23K1/00 B23K35/38 

Изобретение относится к пайке, в частности к способам пайки с применением паров легкоиспаряющегося элемента (ЛЭ), легирующих припой, и .может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

. Цель изобретения - упроЕ1ение технологии, с1П1жение расхода элемента и упрощение используемого оборудования

Способ реализуют следующим об- .разом,

Собранные под пайку детали с заго а овками припоя помещают в замкнутый объем совместно с навеской, служащей при нагреве источником легкоиспаряющегося элемента. В тот же объем вводят вещество или вещества, взаимо- действующде с легкоиспарягощимся элементом 1ШИ химическим соединением, coдepжaщи этот элемент, с образованием при температуре пайки требуемой копцентрации легкоиспаряющегося элемента в паровой фазе. Далее производится нагрев до температуры пайки с выдержко при ней до обеспечения необходимого содержания легкоиспаряю- щегося элемента в припое и затекания припоя в паяемые зазоры и охлаждение

При использовании припоя на основ меди и нагреве в парах цинка, в качестве веществ, взаимодействующих с парами цинка, берут углерод и кислород. Содержание легкоиспаряющегося элемента в припое, от которого зависят механические и физические свойства припоя, а следовательно, и качество паяного соединения, определяется равновесной с припоем концентрацией этого элемента в паровой фазе. В предлагаемом способе, в отличие от известных, требуемая концентрация легкоиспаряющегося элемента в паровой фазе достигается в результат реакции с участием дополнительно введенного в объем пайки вещества или веществ. Указанное вещество или вещества могут быть введены в объем пайки при загрузке либо в процессе нагрева под пайку, либо образовать- ся в процессе нагрева из введенных и имеющихся в контейнере веществ. Количество вещества, вводимого в объем должно быть достаточным для достижения равновесной концентрации в результате реакции. Равновесная концентрация изменяется с температурой в случае использования негерметично замкнутого объема, например, контей

нера с песчаным затвором, зависит также от газообмена с окружающей средой. Количество вещества, вводимого в объем, необходимо уточнять по экспериментальным данным при обработке технологии.

Выбор вещества производят, сравнивая требуемую для получения заданного содержания легкоиспаряющегося элемента в припое, концентрацию этого элемента в паровой фазе и равновесную концентрацию этого элемента в результате реакции с участием вводимого вещества (по результатам термодинамических расчетов или по литературным данным). Так, например, при пайке латунью в парах цинка в контейнере с песчаным затвором давление паров цинка может достигать 100 КПа (давление насыщенных паров цинка рав- ,но атмосферному при температуре около 910 С). При этом возможно излищнее легирование медной заготовки припоя цинком с получением в паяном шве медн о-цинковых сплавов, обладающих низкими механическими свойствами. Известно, что равновесное давление паров цинка в системе Zn - 0, - С за счет протекания ряда химических реакций при тех же температурах и общем атмосферном давле1Й1и составляет 40-50 КПа. Следовательно, при введении в контейнер с воздухом достаточного количества углерода создаются условия для получения в паяном щве медно-цинковых сплавов с меньшим содержанием цинка и лучшими механическими свойствами. При этом возможно уменьшение количества цинка, размещаемого в контейнере, так как в указанных условиях при недостатке цднка происходит восстановление его из образовавшейся окиси цинка. В качестве источника углерода можно использовать различные вещества, не вызывающие загрязнение паяемой поверхности в процессе нагрева, например , смеси для газовой цементации.

Пример,. Проводили пайку Ст.З латунью в парах цинка с использованием медной заготовки припоя Ви контейнере с песчаным затвором. Процесс пайки осуществляли следующим образом. В ко.нтейнер загружали паяе- мые образцы с медными заготовками припоя, испаритель с цинком (0,625 г/л объема) и карбюризатор угольный бере- зовый в количестве 8 г/л объема. Контейнер закрывали крышкой, затвор за- сыпали песком, затем помещали контей) нер в камерную электропечь, нагревали до (нагрев контролировали с помощью хромель-алюмелевой термо- пары), выдерживали 5 мин при этой температуре и выгружали из печи. После охлаждения и выгрузки по результатам взвешивания рассчитывали содержание цинка в паяном шве, затем опреде- ляли прочность паяных соединений на срез. Содержание цинка в припое составляло 42-44 мас,%, что обеспечивает удовлетворительные механические свойства. Прочность паяных соединений на срез получена на уровне прочности таких же образцов, запаянных припоем Л63 с (1шюсом (бура) газовой горелкой

Для сравнения: содержание цинка в паяном шве после пайки в тех же уело- ВИЯХ без карбюризатора составило 62. мас.%, полученный сплав оказался очень хрупким (разрушался при изготовлении шлифов). Расход цинка по сравнению с пайкой таких же образцов в герметичном контейнере с азотом уменьшился в 6 раз.

Предлагаемый способ позволяет регулировать содержание легкоиспаряющегося элемента в припое без использова- ния вакуумного и газового оборудова-. ния или автономного нагрева испарителя. Технологический процесс упрощается за счет исключения операций ва- куумирования, последующего заполнения камеры газом и откачки до необходимого давления при выдержке. Отпадает необходимость контроля степени ваку- yNaipoBamiH и давления газа. Единственным контролируемым в процессе пайки технологическим параметром остается температура. Для осуществления предлагаемого способа не требу

Редактор А,Сабо Заказ 5070/15

Составитель Ф.Конопелько

Техред М.Маргентал Корректор С.Шекмар

Тираж 1001Подписное

BHHiinH Государственного комитета СССР

по делам изобретений и« открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская, наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

5 10 45

20 25

о,

0

ется использование герметичной камеры. Для пайки может использоваться контейнер простой конструкции, например, с песчаным затвором. Возможен равномерный нагрев всего замкнутого объема, за счет отсутствия переноса в холодные зоны системы уменьшается расход легкоиспаряющегося элемента, меньшее количество легкоиспаряющегося элемента и его окислов попадает в атмосферу при выгрузке, что улучшает условия труда.

Формула изобретения

1.Способ пайки в парах;легкоиспаряющегося элемента, включающий размещение л замкнутом обЬеме паяемых изделий с заготовкам припоя и источника паров легкоиспаряющегося элемента, нагрев до температуры пайки, выдержку для обеспечения необходимого содержания легкоиспа яющегося элемента в припое и затекания припоя в паяемые зазоры и охлаждение, о т - л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения технологии, снижения расхода легкоиспаряющегося элемента

и упрощения используемого оборудования, пайку ведут в присутствии вещества или веществ, взаимодействую- щих с легкоиспаряющимся элементом или химическим соединением, содержа- этот элемент, с образованием при температуре пайки требуемой концентрации легкоиспаряющегося элемента в паровой фазе.

2.Способ по п.1, отличаю- щ и и с я тем, что при использовании припоя на основе меди и нагреве в парах цинка в качестве веществ, взаимодействующей с цинком, берут углерод и кислород.

Йзобретениеоотносится к области пайки, в частности к способам пайки с применением паров легкоиспаряющегося элемента (ЛЭ), легирующих при- пой, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Изобретение позволяет упростить технологию пайки, снизить расход ЛЭ и упростить используемое оборудование. Собранные под пайку детали с заготовками припоя помещают в замкнутый объем с ЛЭ. В этот же объем водят вещество или вещества, взаимодействующие с ЛЭ или химическим соединением, содержащим этот элемент, с образованием при температуре пайки требуемой концентрации ЛЭ в паровой фазе. При использовании припоя на основе меди и наг-: рева в парах цинка в качестве веществ, взаимодействующих с парами цинка, берут углерод и кислород. При введении в контейнер с воздухом достаточного количества углерода создаются условия для получения в паяном шве медно-цинковых сплавов с меньшим содержанием цинка. При этом возможно уменьшение количества цинка, размещаемого в контейнере, так как при недостатке цинка будет происходить восстановление его из образовавшейся окиси цинка. В .качестве источника углерода можно использовать различные вещества, не .вызываюпцге загрязнение паяемой поверхности в процессе нагрева. 1 з.п. ф-лы. i (Л to сд 00 9 со ел