Припой для пайки меди и ее сплавов Советский патент 1992 года по МПК B23K35/30 

fe

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пайке металличе- ских деталей из меди, ее сплавов, мельхиора, никеля, молибдена, а также керамики и металлокерамики с использованием в качестве припоя гомогенных ленточных или порошковых припоев на медной основе. Цель изобретения - снижение усадочной пористости в паяном шве и упрочнение паяного соединения. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: никель 8-15, олово 5-12, фосфор 5-10, индий 0.5-1,5, кремний 1,0-4,5, медь - остальное. При этом суммарное содержание индия и кремния составляет 1,5-5,5. Прочность паяного соединения по латуни Л 63 210-229 МПа. Температура плавления припоя 678°С. 4 табл.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к пайке металлических изделий из меди и ее сплавов, мельхиора, никеля, молибдена, а также керамики и металлокерамики, с использованием в качестве припоя гомогенных пластичных ленточных или порошковых припоев на медной основе.

Эти припои должны обеспечивать прочность и коррозионную стойкость паяного соединения, более низкую температуру пайки и ее самофлюсуемость. Кроме того, одним из основных требований является отсутствие пористости в паяном шве, что необходимо для пайки некоторых ответственных изделий, например деталей, предназначенных для соединения радиоизмерительной аппаратуры. Наличие пористости приводит в паяных соединениях к снижению выхода годной продукции.

Известны серебросодержащие припои типа ПСр45, ПСр72 известные по ГОСТ 19738-74 и имеющие в своем составе 39-72 мас.% серебра. Припои используются для пайки деталей из меди и ее сплавов, в частности латунных деталей. Они обладают повышенной прочностью и коррозионной стойкостью в соединении, относительно низкой температурой пайки, хорошо смачивают металл и затекают в зазоры. Обеспечиваются следующие свойства, отраженные в табл.1.

Недостатком этих припоев является дефицит и высокая стоимость серебра, дорогая технология изготовления припоев, а также пористость зоны паяного шва.

Известен припой ПМФСб-0,15 для пайки деталей из меди и ее сплавов.

Припои имеют состав и свойства, отраженные в табл. 2.

V|

О

ON СО

О

Для припоя характерна сложная технология его приготовления и пайки. В соединении, полученном с указанным припоем также обнаруживается пористость, хотя ее величина на 10% ниже, чем при использовании серебряных припоев. Кроме того, остатки флюса используемого при пайке, вызывают разъедание шва, снижая прочностные характеристики.

Известны припои на медной основе. Припой имеет состав, приведенный в табл. 3.

Припой наиболее употребительного состава содержит, мас.%:

Никель9,91 Олово 4,00 Фосфор 7,84 Медь 78,25 Основные характеристики припоя следующие:

Температура - солидус, °С610 Температура - ликвидус, °С 680 Температура пайки, °С - 730-780 Сопротивление

растяжению, МПа208 Пористость шва, % 10-15 Припой имеет удовлетворительные температурные и прочностные характеристики, самофлюсующийся и может быть использован взамен серебросодержащих припоев для пайки меди и ее сплавов.

Недостаток этого припоя - пористость паяного шва из-за широкого интервала твердо-жидкого затвердевания при образовании соединения. Особенно повышена концентрация пор в галтельных участках шва. При этом уменьшается прочность соединения, герметичность, вакуумная плотность, что снижает область его применения. Цель изобретения - снижение усадочной пористости паяного шва и упрочнение паяного соединения.

Для достижения указанной цели в припой, содержащий медь, никель, олово, фосфор, дополнительно вводят кремний и индий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Никель8,0-15,0 Олово 5.0-12,0 Фосфор 5,0-10,0 Индий 0,5-1,5 Кремний 1,0-4,5 Медь Остальное при этом суммарное содержание индия и кремния составляет 1,5-5,5 мас.%.

Снижение усадочной пористости и упрочнение паяного соединения достигается за счет легирования припоя кремнием и индием в указанных пределах.

Пористость паяного шва изучалась на микрошлифах, концентрацию усадочных пор оценивали методом радиографического контроля в плоских и галтельных участках

шва.

Сплав припоя выплавляют в индукционной печи в атмосфере аргона. В тигель вводят составляющие, а именно медь, никель, олово, кремний и фосфористую медь. Тигель

0 помещают в печь, нагревают до 1080- 1090°С до полного расплавления всех составляющих, постепенно снижают температуру расплава до 750-800°С и вводят индий. После полного растворения ин5 дня расплав охлаждают,

Предлагаемый припой изготовляют в виде фольги или ленты и порошка. Ленту толщиной 0,02 0,06 мм получают быстрым охлаждением расплава путем подачи его на

0 охлажденный металлический диск, вращающийся со скоростью 20-40 м/с.

Порошок получают центробежным распылением расплава на диске. Оба процесса обеспечивают наличие в структуре аморф5 ной или микрокристаллической фазы.

Параллельно изготовлен припой известного сплава. Припой получают в виде лент шириной 10-40 мм и толщиной 0,02-0,06 мм.

0Для испытаний на растяжение приготовляют паяные образцы в соответствии с ГОСТ 23047-78. В качестве основного материала используют листовую медь и латунь Л63, ЛС59 толщиной 1,5 мм. в качестве при5 садки-ленты. Образцы паяют внахлестку, при этом размер нахлестки составляет 3 мм. Перед пайкой образцы обезжиривают ацетоном и промывают спиртом, подвергают химическому травлению. В качестве флюса

0 используют борную кислоту или флюс Ф209. Припой укладывают так, чтобы он полностью покрывал всю площадь нахлестки. Затем образцы скрепляют и паяют горелкой с восстановительным пламенем, после чего

5 охлаждают до комнатной температуры и удаляют остатки флюса механически.

Характеристики соединений, паяных ленточными припоями известного и предлагаемого на нижнем, среднем и верхнем пре0 делах компонентов, а также выходящих за нижний и верхний пределы, приведены в таблице.

Результаты испытаний соединений, паяных предлагаемым припоем, показали их

5 преимущество по сравнению с известным припоем. Лучшие сочетания свойств припоев получены при добавке кремния в количестве 1,0-4,5. индия 0,5-1,5 мас.%, причем суммарное содержание кремния и индия в количестве 1,5-5,5 мас.%. В этом случае

снижается температура пайки, возрастает прочность соединения, и наблюдается практически полное отсутствие усадочной пористости из-за снижения интервала твердо-жидкого состояния при затвердевании. Кроме того, припои не коррелируют при длительном хранении.

При введении в состав припоя кремния и индия в количествах ниже нижнего предела интервал затвердевания увеличивается и становится возможным образование усадочной пористости, при введении указанных добавок выше суммарного верхнего предела паяный шов охрупчивается.

Преимуществом припоя является то, что он может применяться без сложных флюсов. Порошковый припой этого состава не нуждается в длительной подготовке.

Технико-экономические преимущества использования предлагаемого припоя за- ключзются в возможности использования первого для получения надежного дешевого паяного соединения.

Стоимость соединения, паяного серебряным припоем,15 руб. стоимость соедине-

ния, паяного предлагаемым припоем 3 руб. Экономический эффект на 1 тыс. деталей

5-3) .103-12000 руб.

Технические преимущества использования припоя заключаются в том, что паяное соединение имеет большую прочность, а паяный шов не имеет пор, что расширяет область его применения в технике.

Формула изобретения Припой для пайки меди и ее сплавов, содержащий никель, олово, фосфор, отличающийся тем, что, с целью снижения усадочной пористости паяного шва и упрочнения паяного соединения, припой дополнительно содержит кремний и индий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Примечание. Испытания по пайке проводились на образцах Л63.