Флюс для пайки сталей Советский патент 1992 года по МПК B23K35/363 

Изобретение относится к пайке, в частности к составу флюса для пайки сталей, преимущественно нержавеющих.

Наиболее близким к предлагаемому является известный флюс для пайки стали, медных и никелевых сплавов, содержащий фтористый калий, борный ангидрид, хлористый кадмий, хлористый натрий, эвтектику: борфтористый бура-калий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фтористый калий (KF)20 25

Хлористый кадмий (CdClz)5-13

Борный ангидрид (ВзОз)10-18

Хлористый натрий (NaCI)4-10

Эвтектика: борфтористый

бура-калий45 60

(Na2Bi07 KBbi)

Этот флюс используется при пайке припоями, плавящимися при 450-500°С Он

имеет невысокий верхний интервал актив ности - 650°С. Этот флюс нельзя использовать при пайке припоями нэоснове системы медь-цинк, так как они плавятся при более высокой температуре. К недостаткам флюса следует также отнести наличие в его составе хлористых солей, остатки которых после пайки могут вызвать коррозию паяных сое динений.

Известен флюс ПВ- 209Х для пайки низ коуглеридистых и корроэионностойких сталей, содержащих борную кислоту, гидрат окиси калия и фтористый калий при следую щем соотношении компонентов, мае % Борная кислота ( 34,8 36.8 Гидрат окиси калия (КОН) 27.9 29.9 Фтористый калий (KF) 34,3 36.3 Этот флюс обладает недостаточной активностью при пайке медно-цинковыми

VJ

О

о

00

N) О

припоями,имеет невысокий верхний интервал активности 750°С. Применение флюса приводит к образованию стекловидного, трудноудаляемого шлака. Остатки флюса являются коррозионно-активными, за счет содержания КОН, поэтому их необходимо тщательно удалять.

Известен флюс для пайки коррозионно- стойких сталей ПВ 209, содержащий фтористый калий, борный ангидрид и борфтористый калий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фтористый калий (KF)41-43 Борный ангидрид (В20з) 34-36 Борфтористый калий (KBF-0 22-24 При пайке с этим флюсом медно-цинко- вые припои плохо растекаются. После пайки на поверхности соединений образуется стекловидный шлак, который требует значительных затрат на свое удаление при тяжелых условиях работы (удаление флюса проводят горячей водой).

Цель изобретения - повышение качества паяного шва, снижение коррозионной активности флюса и улучшение смываемо- сти остатков флюса после пайки.

Поставленная цель достигается тем, что паяльный флюс, содержащий борфтористый калий и фтористый калий дополнительно содержит буру, борную кислоту, калий бифторид, калий фтористый, натрий фтористый, цезий фтористый при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Калий борфтористый (KBF/j) 27,5-31,0 Борная кислота (НзВОз) 20,0-25,0 Калий бифторид (KHF2J 20,0-25,0 Бура (Na2B407)7,5 9,5 Фтористый калий (KF) 5,0-6,5 Фтористый натрий (NaF) 5,0-6,5 Фтористый цезий (CsF) 5,0-6.5 Все компоненты флюса сплавляются при 850-900°С. Интервал активности флюса 650-850°С.

Флюс не содержит коррозионно-актив- ных соединений.

Борфтористый калий хорошо смачивает поверхность сталей, активно влияет на разложение оксидов железа, хрома, никеля.

При его содержании меньше 27,5% уменьшается растекаемость припоя, а при содержании его больше 31% уменьшается температура плавления флюса.

Фтористый цезий способствует более полному смачиванию припоем поверхности. За счет обменной реакции из флюса высаживается на паяемую поверхность пленка жидкого цезия, он частично переходит в расплав припоя, что способствует увеличению растекаемости и повышению качества паяного шва.

При содержании CsF менее 5% растекаемость припоя уменьшается, при содержании CsF более 6,5% возрастает нижний интервал активности флюса. Фтористый калий разрушает окисную пленку на сталях, хорошо смачивает поверхность металла и припоя. При содержании KF меньше 5% активность флюса уменьшается, при содержании KF больше 6.5% воз- 0 растает температура плавления флюса.

Фтористый натрий повышает жидкоте- кучесть флюса. При содержании NaF меньше 5% уменьшается растекаемость припоя, при содержании NaF больше 6,5% возраста- 5 ет температура плавления флюса.

Введение буры обусловлено ее хорошими раскисляющими свойствами. При увеличении буры больше 9,5% возрастает вязкость флюса, а при содержании буры 0 меньше 7,5% уменьшается растекаемость припоя.

Борная кислота и бифторид калия введены для улучшения смачиваемости припоем паяемой поверхности и образования 5 более рыхлого легко смываемого шлака.

При сплавлении происходят следующие реакции:

KHFj KF-t-HFt; НзВОэ-НВ02«-Н20: , 0HB02+KF-KB02 HF

Образующийся метаборат калия способствует увеличению растекаемости припоя. Остатки метабората калия и образующегося диспергированного KF лег- 5 ко смываются теплой водой.

При увеличении содержания борной кислоты больше 25% возрастает вязкость флюса.

При уменьшении содержания борной 0 кислоты меньше 20% уменьшается растекаемость припоя и ухудшается смываемость флюса.

При содержании KHF2 больше 25% уменьшается температура плавления флю- 5 са, при содержании KHF2 меньше 20% уменьшается растекаемость припоя и ухудшается смываемость флюса.

При сплавлении компонентов флюса удаляется кристаллизационная вода, обра- 0 зуется борат калия и сложные фторборат- ные соединения, которые не являются гигроскопичными и корроэионно-лмивны- ми.

Ориентировочный срок хранения флю- 5 са 5 лет.

Флюс не содержит в своем составе кор- розионно-активных соединений (например, хлоридов, щелочей), поэтому остатки флюса на паяемой поверхности не приведут к коррозии паяных соединений.

Флюс приготавливают следующим образом.

Компоненты флюса взвешиваются в заданном процентном соотношении, шихтуются, а затем плавятся при 850 900°С в алундовом тигле или платиновом. После этого полученный сплав перетирается в порошок.

Флюс может использоваться в виде порошка, в виде суспензии, при пайке газовыми горелками, погружением в печах и нагревом током высокой частоты.

Остатки флюса после пайки легко смываются в проточной, теплой воде в течение 10-15 мин.

Сравнительные результаты исследования эффективности известного и предполагаемого флюсов при печной пайке сталей 08КП и 12Х18НТ10Т при 750-800°С экспериментальным припоем (марки ПМЦГ 35) мас.%: Си 42.8. Zn 35; Мп 11; Sn 5; Ga 5; SI 0.2: Al 1. приведены в табл. 1.

Критерием оценки качества флюса является растекаемость, измеряемая коэффициентом растекаемости приведенного припоя по паяемой поверхности и прочность паяного соединения на разрыв.

Как видно из приведенной табл.1, рас- стекаемость экспериментального припоя системы Cu-Zn-Mn (ПМЦГ 35) при пайке с предлагаемым флюсом выше.

Для исследования влияния флюса на прочность паяного соединения, спаяны крестообразные образцы соединения медь М 1+сталь 20 с медно-цинковым припоем ПМЦГ 35, мас.%: Си 42,8, Zn 35. Мп 11. Sn 5, Ga 5. SI 0,2, Al 1, с применением предлагаемого флюса. Для сравнения напаяны образцы с флюсом ПВ 209.

Результаты испытаний на разрыв приведены в табл. 2.

Разрушение почти всегда происходит по медному образцу (основному металлу).

Увеличение прочности и уменьшение разброса экспериментальных результатов при использовании предлагаемого флюса

можно обьяснить увеличением растекаемости припоя и снижением количества дефектов в паяном шве.

Таким образом, предлагаемый флюс по- 5 зволяет увеличить растекаемость бессеребряных медно-цинковых припоев при пайке стали. Увеличение растекаемости припоя способствует улучшению смачиваемости припоем паяемых поверхностей, а следоеа- 0 тельно, повышает качество паяного шва, что обеспечивает более высокие прочностные характеристики.

Сокращение времени на отмывку шлака после пайки повышает производительность 5 процесса и улучшает условия работы.

Предлагаемый флюс можно использовать при пайке сталей бессеребряными при- поями, плавящимися в интервале температур 650-850°С. Флюс может быть 0 использован в машиностроительной, энергетической и приборостроительной промышленности при производстве и ремонте паяных изделий.

Использование предлагаемого флюса 5 обеспечивает качественное выполнение ремонтных работ, повышает выход годных изделий, продлевает их эксплуатационный период.

Формула изобретения 0 Флюс для пайки сталей, содержащий борфтористый калий, фтористый калий и буру, отличающийся тем, что, с целью повышения качества паяного шва, снижения коррозионной активности флюса и улуч- 5 шения смываемости остатков флюса после пайки, он дополнительно содержит борную кислоту, бифторид калия, фтористый натрий, фтористый цезий при следующем соотношении компонентов, мас.%: 0 Борфтористый калий 27,5-31,0

Борная кислота20-25

Бифторид калия20-25

Фтористый калий5,0-6,5

Бура7.5-9.5 5 Фтористый натрий 5,0-6,5

Фтористый цезий5,0-6,5

Примечание. Составы припоев:

ПАН-11, 2п 10, Мг-7 5, Sn 15, Si 0,15, Си остальное,

П-21, мас.%: Zn 33,3, Ni7 2, Sn 7, Са 0,1 Si 0,2, В 0,2, Nb 0,2, Си остальное, 107, мае.: Zn 30, Ni 10, Sn 5, Р 3, Si 0,2, Си остальное, М05, мас.З: Zn 10, Sn 8, Mn 5, Ga 2-15, Si 0,15, Си остальное.

Таблица 2

Изобретение относится к пайке сталей, в частности к составу флюса для пайки сталей. Цель изобретения - повышение качества паяных соединений, снижение коррозионной активности флюса и улучшение смывземости остатков флюса после пайки Флюс содержит следующие компоненты. мас.%: калий борфтористый 27.5 31,0; борная кислота 20,0 25.0; калий бифторид 20,0-25,0; бура 7,5 9,5. калий фтористый 5.0 6.5, натрий фтористый 5.0 6.5; цезий фтористый 5,0-6,5. Флюс может быть ис- польлован при пайке бесспребряными припоями при 650 в холодильниках и других изделиях народного хозяйства и обеспечивает качественное выполнение ремонтных работ и выход годных изделий 2 табл Ё