Припой для пайки поликристаллов на основе кубического нитрида бора Советский патент 1992 года по МПК B23K35/30 

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, и используется при изготовлении сверл из поликристаллов на основе кубического нитрида бора (КНБ) методом пайки.

Известны более прочные и эластичные адгезионно-активные припои на основе серебра.

Такие припои обеспечивают достаточную прочность пайки, но при их использовании также возникают трещины и сверхтвердом материале, основная причина которых - разница коэффициентов линейного расширения стали корпуса и СТМ.

Известен припой, имеющий состав, об.%: медь 35-50; серебро 15-50; титан 10- 15. В переводе на мас,%; серебро 15-52; титан 5,0-7,5; медь остальное.

Однако этот припой, как и другие, после пайки имеет неоднородность состава, вызванную реакцией взаимодействия адгезионно-активного компонента припоя титана с КНБ; 3Ti + 2BN -TIB2 + 2TiN. В результате этой реакции на границе контакта поликристалла с припоем образуется слой из дибо- рида и нитрида титана, резко отличающийся по физико-механическим свойствам (хрупкость, коэффициент расширения и т.д.) от припоя. Вследствие большего атомного радиуса серебра по сравнению с медью при применении сплавов на основе серебра интенсивность эффекта Киркендалла-Френке- ля (ширина хрупкого слоя новообразований) больше обычного, что ведет к появлению трещин.

XI

N5

о

00

ю

Целью изобретения является улучшение качества пайки путем предотвращения образования трещин в поликристаллах.

Поставленная цель достигается тем, что в состав указанного припоя дополнительно вводят графитоподобный нитрид бора с частично разупорядоченной структурой - тур- бостратной (ТНБ) с индексом графитации при следующем соотношении компонентов, мае. %; титан 5,0 - 10,0; медь 20-45; турбостратный нитрид бора 0,1-1,0; серебро остальное.

ТНБ является новой модификацией гек- согонального нитрида бора (ТУ 2.036.0222227.156-88) и отличается разупорядоченной по оси С структурой и субмикронным размером зерна. ТНБ при самой короткой экспозиции (менее 1 мин) при пайке успевает прореагировать с титаном припоя по приведенной реакции, в результате чего слой припоя равномерно насыщается мелкодисперсными частицами диборида и нитрида титана, идентичными по составу приконтактному слою с поликристаллом. Это делает припой изоморфно совместимым с приконтактным слоем, что уменьшает напряжения, возникающие из-за разницы в КТР стали и поликристалла.

Короткая экспозиция является необходимым условием качественной пайки для предотвращения чрезмерной величины слоя новообразований на контакте припоя с поликристаллом. Поэтому использование вместо ТНБ обычного гексагонального нитрида бора с индексом графитации порядка 2,0 или тем более кубического нитрида бора нецелесообразно из-за длительности реакции их разложения титаном..

Кроме того, предлагаемый припой отличается от известного увеличенным содержа- нием серебра для повышения его прочности.

Предлагаемый состав припоя отличается от известного введением нового компонента: графитоподобного нитрида бора с частично разупорядоченной структурой - турбострзтной с индексом графитации .

Серебро - основной компонент припоя, определяющий его физико-механические свойства. При содержании его вне пределов, заявляемых в формуле изобретения, резко возрастает тугоплавкость припоя, что недопустимо при пайке СТМ. Кроме того, при более низком содержании серебра припой теряет прочностные свойства.

При содержании титана менее 5 мас.% ухудшается смачивание поликристаллов на основе КНБ, при содержании более 10 мас.% излишне увеличивается ширина при- контактной зоны. При содержании турбо- стратного нитрида бора менее 0,1 мас.% эффекта от его присутствия нет, при содержании более 1,0 мае. % припой охрупчивает- ся из-за большого количества новообразований.

Медь - регулятор температуры плавления припоя. При его содержании более 45 мас.% припой теряет прочность, уменьшение содержания ниже 20 мас.% повышает температуру пайки.

Пример. Порошки компонентов припоя смешивают и увлажняют клеящим веществом, так называемым биндером. Полученную массу наносят тонким слоем (0,2-0,3 мм) на торцовую поверхность стального корпуса (ст. Р6 М5) диаметром 3,0 мм и длиной 100 мм. Сверху приклеивают торцом поликристалл эльбора РМ. Затем производится пайка в вакуумных печах (вакуум не менее мм рт.ст., выдержка при температуре пайки С мин, температуры пайки приведены в таблице).

Во время пайки припой расплавляется, гомогенизируется и скрепляет при остыва- нии паяемые материалы. Полученные заготовки сверл подвергают алмазному круглому шлифованию (по поликристаллам до размера 3.2 Мм) и инструментальному контролю на наличие трещин в припое и поликристаллах эльбора РМ.

В таблице приведены данные влияния состава припоя на выход годных заготовок сверл.

Из таблицы следует, что использование изобретения позволяет повысить выход годных заготовок сверл на 71-114%.

.Формула-изобретения

Припой для пайки поликристаллов на основе кубического нитрида бора, содержа- щий серебро, медь и титан, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью улучшения качества пайки путем предотвращения образования трещин в поликристаллах, он дополнительно содержит турбостратный нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мас.%;

Титан5-10

Медь20-45

Турбостратный нитрид бора0,1 -1,0

СереброОстальное

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, используемого при изготовлении сверл из поликристаллов на основе кубического нитрида бора методом пайки. Цель изобретения - улучшение качества пайки путем предотвращения образования трещин в поликристаллах. Припой имеет следующий состав, мас.%: титан 5- 10; медь 20-45; турбостратный нитрид бора 0,1-1,0; серебро - остальное. Пайка осуществляется в вакууме мм рт, ст., выдержка 1 мин при температуре 950- 880°С. Использование припоя позволяет увеличить выход годных заготовок сверл. 1 табл.