Припой для пайки металлов Советский патент 1990 года по МПК B23K35/28 

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя для пайки изделий из нержавеющей стали, никеля, латуни и некоторых других никельсодержащих сплавов в области температур 450-бОО°С.

Цель изобретения - повышение пластичности припоя и прочности паяного соединения.

Припой имеет следующий состав, мас.%:

Свинец5,2-20

Медь3,2-7

Сурьма0,002-1

Титан или цирконий0,01-0,08

ЦинкОстальное

Цинк был выбран в качестве основы с целью разработки припоя для пайки сталей, никеля и медных сплавов с цинком и никелем, учитывая, что двойные диаграммы состояний с ним этих элементов имеют общий

характер. Железо, никель и медь незначительно растворимы в цинке, но образуют широкую область твердых растворов на своей основе и ряд промежуточных интер- металлидных фаз. С одной стороны это обеспечивает взаимодействие цинковых сплавов с подложкой, а с другой создает предпосылки для формирования хрупкой интерметаллидной пограничной фазы. К недостаткам цинкй следует отнести его круп- нозернистость. низкие прочность и пластичность. Исследования микроструктур легированных цинковых сплавов показывают, что медь выделяется в сильно обогащенную ею дендритную фазу, представляющую собой твердый раствор переменного состава, содержащий до 12% меди. Введение ее более 6% повышает температуру ликвидуса до 600°С и выше, снижая растекаемость и затекание припоя в зазор. Наличие в сплаве

О

Оч Оч СА)

меди приводит к некоторому повышению прочностных и пластических свойств припоя, несмотря на небольшое измельчение зерна. Однако дополнительное легирование цинковых сплавов элементами, растворяющимися в меди или образующими с ней эвтектику, например сурьмой и титаном, позволяет увеличить ее содержание в сплаве до7% без ухудшения растекания. Введение меди в состав цинковых припоев менее 3,5% не вызывает заметного улучшения пластических и прочностных характеристик.

Присадка титана или циркония в количествах 0,01-0,08% позволяет радикально измельчить цинковый сплав формированием стержневидной эвтектики в цинковой фазе микроструктуры, состав которой колеблется в пределах 1,2-1,5% титана или циркония.

Поскольку медь с титаном и цирконием также образует эвтектику, то последние несколько измельчают и дендриты, обогащенные медью. В случае содержания в сплаве менее 0,01 % титана или циркония количество эвтектической составляющей очень мало, и она располагается по границам зерен редкими островками, не вызывая упрочнения или увеличения пластичности сплава. Наличие в сплаве более 0,8% титана или циркония приводит к его охрупчива- нию.

Свинец вводится в припой как пластификатор. Пластичная свинцовая фаза в процессе кристаллизации припоя выделяется по границам кристаллитов, а также в виде отдельных округлых формирований, принимая на себя механические нагрузки, Сплав со свинцом пластичен как в литом состоянии, так и после прокатки или изготовления в виде проволоки. При наличии в сплаве менее 5,2% свинца пластические свойства припоя не высоки, проволока диаметром 2 мм может претерпеть лишь один загиб на 180° и при разгибании разрушается. В процессе термоэкструзии при изготовлении такой проволоки усилие прессования достигает 175 кг. Это связано с тем, что свинцовой фазы в сплаве формируется мало и ее не хватает на окантовку зерен. С увеличением количества свинца пластические свойства сплава улучшаются вплоть до содержания его 120%, а усилие прессования падает до 100-140 кг. Дальнейшее повышение содержания свинца в припое не приводит к росту технологических характеристик и даже начинает наблюдаться ухудшение растекания припоя. Возможно, что большое количество свинцовой фазы затрудняет взаимодействие цинкового расплава с подложкой.

Сурьма является эффективным депрессантом в медных сплавах. Она не только

понижает температуру плавления медных сплавов, но и улучшает их растекание по стали. Таким образом удается понизить температуру ликвидуса припоя за счет введения сурьмь в фазу, богатую медью. Однако

0 при выплавке сплава надо учесть, что сурьма хорошо растворима в свинце и образует с ним эвтектику легче, чем с медью. Поэтому вводить ее в цинковый припой необходимо в виде готовой лигатуры медь-сурьма. За5 тем в расплав вводится свинец. При этом часть сурьмы попадает в свинцовую фазу и упрочняет ее.

Наличие в припое менее 0,002% сурьмы не влияет на технологические свойства при0 поя, а введение ее более 1 % приводит к его охрупчиванию. Это вызвано тем, что в литом состоянии сплавы свинец-сурьма пластич- ны при содержании 5% сурьмы, а медь - сурьма - при содержании до 10% сурьмы. В

5 остальных компонентах припоя сурьма растворяется слабо. Поэтому даже при перераспределении сурьмы в припое в процессе выплавки обе фазы остаются пластичными. Припой легко выплавляется, обладает

0 хорошей формозаполняемостью, пластичен в литом состоянии. Он может изготавливаться в виде литых прутков, лент, порошков, паст и в виде проволоки, получаемой методами термоэкструзии. В виде паст припой

5 может применяться в смеси с порошковыми наполнителями. Использование любого сортамента припоя гарантирует его хорошее затекание в капиллярные зазоры. Для пайки нержавеющей стали, никеля, медных

0 и никелевых сплавов можно использовать стандартный флюс Ms 284.

С использованием ТВЧ-нагрева, а taK- же в электрической печи были запаяны образцы размерами 120x15x1 мм с величиной

5 нахлестки 1-1,5 мм, Для пайки были выбраны образцы из стали Х18Н10Т.

Температура пайки составляла 470-490 и 550°С.

В таблице представлены примеры вы0 полнения припоя и данные механических испытаний соединений. Приведены некоторые характеристики припойной проволоки диаметром 2 мм, полученной методом термоэкструзии с нагревом до 240°С.

5 Формулаизобретения

Припой для пайки металлов, содержа- ший свинец, медь, титан или цирконий, цинк, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности припоя и прочности паяного соединения, он дополнительно

содержит сурьму при следующем соотношении компонентов, мае,%:

Свинец5.2-20,0

Медь3.2-7,6

Сурьма

Титан или цирконий

Цинк

Изобретение относится к пайке, в частности к составам припоя для пайки изделий из нержавеющей стали, никеля, латуни и некоторых других никельсодержащих сплавов. Цель изобретения - повышение пластичности припоя и прочности паяного соединения. Припой имеет следующий состав, мас. % : свинец 5,2-20

медь 3,2-7

сурьма 0,002-2

титан или цирконий 0,01-0,8

цинк остальное. Пайка осуществляется при температуре 550°С с флюсом N 284 с нагревом на ТВЧ. Прочность паяного соединения равна 170-220 МПа. Припой может изготавливаться в виде литых прутков, лент, порошков, паст и в виде проволоки, получаемой методом термоэкструзии. Проволока припоя 2 мм выдерживает от трех до шести гибов, при этом относительное удлинение равно 12-25%. Прочность проволоки на разрыв σ_в имеет значения 190-310 МПа. Высота растекшейся капли навески припоя после выдержки 3 мин в печи при 550°С равна 0,2-0,6 мм, что говорит о хорошей растекаемости припоя. 1 табл.

Высота растекшейся капли навески припоя после выдержки 3 мин в печи при 550 С.