Припой для пайки чугуна Советский патент 1989 года по МПК B23K35/30 

1

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя для пайки чугуна, и может найти применение при ремонте изделий из чугуна, а также при заделке дефектов чугунных отливок .

Целью изобретения является улучшение смачиваемости.

Припой имеет следующий состав, мас.%:

Цинк23,7-33,9

Олово1,0-1,4

Марганец

Никель

АЛЮМИНИЙ

Кадмий

Сурьма

Гафний

Лантан

Медь

6-8

4-6 0,1-0,3

8-10

0,6-0,8

0,3-0,5

0,1-0,4

Остальное

Температура плавления припоя 815-

Медь придает припою необходимую вязкость и прочность, повышает тем-

пературу плавления и жидк.отекучестьо При содержании меди менее 48% снижается пластичность шва, при содержании более 49% повьшается температура плавления припоя

Олово улучшает смачиваемость пая емого металла припоем, облегчает лужение, повьшает жидкотекучесть припоя, снижает температуру плавления При содержании олова менее 1% указанные эффекты не проявляются в должной мере, при содержании олова более 1,4 происходит охрупчивание припоя.

Марганец повьшает прочность припоя, улучшает растекаемость припоя по паяемой поверхности, способствует приданию припою цвета, близкого к цвету чугуна. При содержании марганца менее 6% указанные эффекты проявляются недостаточно. При содержании марганца более 8% припой при длитель- tioM контакте с воздухом приобретяет красноватый цвет, температура его плавления повьшается.

Никель совместно с медью повьшает пластичность паяного шва, совместно с марганцем способствует созданию белого цвета и повышает прочность металла шва. При содержании никеля менее 4% улучшение указанных свойств не достигается, при содержании никеля более 6% повьш1ается температура плавления припоя о

Алюминий служит для создания защитной пленки на поверхности паяного швй, чем препятствует окислению марганца о Алюминий снижает Tet-тературу плавления припоя и повышает прочност паяного, соединения за Счет образования алюминидов никеля, При содержании алюминия менее 0,1% прочность паяного соединения не увеличивается, при содержании более 0,3% з удшается смачивание припоем чугуна.

Кадмий применен с целью улучшения проникновения припоя в поры чугуна, сурьма и лантан - с целью улучшения смачивания припоем графита , а нафний увеличивает адгезию припоя к чугуну.

Цинк наряду с медью является основным компонентом, снижающим температуру плавления припоя, улучшающим его растекаемость по поверхности чугуна, ,

Кадмий совместно с цинком, оловом и сурьмой снижает температуру плавления припоя, повьш1ает жидкотекучесть

1609

расплавленного припоя, способствует

проникновению припоя в поры чугуна, чем увеличивает прочность сцепления припоя с чугуном и, следова тельно, прочность паяного соединения. Кадмий является активным металлом, он улучшает смачиваемость припоем поверхности чугуна, так как способен IQ восстанавливать окислы на поверхности чугуна до металла. При содержании его менее 8% указанные эффекты полностью не проявляются 4 При содержа- НИИ кадмия более 10% дальнейшего 15 улучшения свойств припоя не наблюдается.

Сурьма, проникая благодаря кадмию в зазоры между графитом и металлической матрицей, а также в поры 20 графита, способствует смачиванию графита припоем за счет установления акцепторных связей. При содержании сурьмы менее 0,6% она незначительно влияет на свойства припоя. При содер- 25 жании сурьмы боле е 0,8% дальнейшего улучшения свойств припоя не наблюдается.

Гафний наряду с алюминием способствует созданию окисной пленки на по- 30 верхности, чем предотвращает ее окис- .ление. Кроме того, облегчается смачивание сурьмой графитовых включений чугуна.

При содержании гафния в припое ос менее 0,3% указанные эффекты проявляются слабо, при содержании более 0,5% снижается пластичность припоя.

Лантан является очень активным металлом, способствует активации по- 40 верхностного слоя паяемого металла, улучшает смачивание припоем поверхности чугуна, способствует улучшению растекаемости припоя по поверхности чугуна, облегчает и ускоряет процесс 45 лзгасения. Лантан измельчает зерно припоя при его кристаллизации, чем улучшает механические характеристики паяного соединения. При содержании лантана менее 0,1% его действие проявля- 50 ется слабо, а при содержании более. . 0,4% дальнейшего улучшения свойства припоя не наблюдается:

Припой выплавляли из имеющихся порошков, используемых для производст- 55 ва порошковой проволоки. Выплавку осуществляли в две стадии.

На первой стадии в алундовом тигле смешивали-и необходимой пропорции порошки меди, марганца, никеля,, гафа также гранулы олова и алюми- , лантан вводили в смесь в виде

ния, ния

монолитного куска, покрытого парафином во избежание окисления. Тигель помещали в предварительно нагретую до печь, в которую подавали смесь газов,%: Аг 96, Н,2 4. После нагрева содержимого тигля до 1200 С тигель вьщерживали в печи в течение 7 мин с целью растворения тугоплавких компонентов в жидком сплаве. Затем печь выключали и охлаждали сплав увеличивая подачу защитного газа. После охлаждения сплава до тигель вынимали из печи, поверхность сплава засыпали толченой плавленой бурой, повторно нагревали сплав до в шахтной печи без подачи защитного газа и быстро вводили гранулированный цинк, а затем кадмий и сурьму, расплав при этом перемешивали вольфрамовым стержнем. Тигель вынимали из печи и выливали припой в изложницу, получая трехгранные прутки.

Примеры вьшолнены припоя даны в табл.1.

Испытания проводили на образцах из чугуна размером 50x50x6 мм следующих марок: серого СЧ 12-28, щелочестойкого СЧЩ2, высококремнистого С-17, нирезиста 4Н15Д Ух2, хромистого Х28Л.

На шлифованную поверхность образца наносили 1 г флюса АНШ-20 и 0,3 г

4616096

припоя„ Образец помещали в муфельную печь и вьщерживали при температуре 920 С в течение 8 мин, после охлаждения измеряли площадь пятна растека- ния припоя. Результаты испытаний представлены в табл.2.

Как видно из табл.2, наилучшие свойства, а также лучшее растекание 10 припоя и смачивание поверхности чугуна достигаются припоями составов 2-4,

Данный припой был использован при запайка дефектов на чугунных корпу- 15 сах насосов.

Формула изобретен и я

Припой для пайки чугуна, содержа- 20 Щий цинк, олово, марганец, никель, алюминий, медь, о т л И ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью улучшения смачиваемости, он дополнительно содержит кадмий, сурьму, гафний и лантан 25 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цинк23-,7-3 3,9

Олово1-1,4

Марганец6-8

30 Никель4-6

Алюминий0,1-0,3

5

Кадмий Сурьма Гафний Лантан Медь

8-10

0,6-0,8

0,3-0,5

0,1-0,4

Остальное

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, применяемого для пайки чугуна при ремонте и заделке чугунных отливок. Цель изобретения - улучшение смачиваемости. Припой имеет следующий состав, мас.%: цинк 23,7-33,9; олово 1,0-1,4; марганец 6-8; никель 4-6; алюминий 0,1-0,3; кадмий 8-10; сурьма 0,6-0,8; гафний 0,3-0,5; лантан 0,1-0,4; медь - остальное Температура плавления припоя 815-830°С„ Пайка произво- дится с флюсом АНШ-200 при темпера- туре , время выдержки 5 мин. Твердость НВ металла шва составляет 182 едо Прочность паяного соединения при пайке чугуна СЧЩ2 равна 24 кгс/мм Площадь растекания припоя (навеска припоя 0,3 г, флюса 1 г в среднем по чугуну СЧ-12-28 равна 79 мм, С17 64 мм . СЧ1Ц2 - 67 мм Х28Л -86мм 4Н15Д7Х2 - 74 мм о Припой выплавлялся в две стадии. На первой стадии в алундовом тигле при 1200°С сплавлялись порошки меди, марганца, никеля, гафния, олова, алюминия и лантана, покрытого парафином во избежание окисления, в среде аргона 96% и водоро- g да 4% и вьщержке 7 мин. Затем его охлаждали до засыпали поверх- Л ность расплава бурой, снова нагреваг. тт ли в печи до 1200°С без подачи защит- VM. ного газа и быстро вводили кадмий и а сурьму, расплав перемешивали и выливали в изложницу. Припой ИСПОЛЬЗО вали при запайке дефектов на чугун- ных корпусах насосов. 2 табл, У Од

Таблица 1

59

76

79

8

60

49 63 66 64 51

54 67 69 65

149

Таблица2

61 73 76 74 58

170 176 182 188 186

18 22 24 26 26