Паяльная паста Советский патент 1992 года по МПК B23K35/24 

Изобретение относится к пайке металлических и керамических материалов и может быть использовано в машиностоении, приборостроении и других отраслях при изготовлении паяных соединений с применением паяльных паст и композиционных припоев.

Известна паяльная паста, содержащая железный металлический порошок, органическое связующее вещество и медный порошок в качестве легирующего компонента.

Однако паяные швы, полученные с использованием этой пасты, имеют значительную пористость.

Известна также паста для высокотемпературной пайки сталей, содержащая метал- лический порошок, органическое связующее вещество и легирующий компонент - ацетилацетонат меди.

Недостатком этой пасты является неравномерное распределение легирующего

компонента в ее объеме при изготовлении и хранении в результате седиментационного процесса расслоения при больших концентрациях (до 16%)ацетилацетоната меди.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является паяльная паста с легирующим компонентом - ацетилэцетонатом хрома, содержащая, мас.%:

Ацетилацетонат хрома 0,06-0,8 Металлический порошок 64,0-86,0 Органическое связующее Остальное Недостатки этой пасты следующие: неравномерное распределение в объеме пасты легирующего компонента при его малых концентрациях, в результате чего порции пасты, нанесенной даже из одного шприца на разные детали, отличаются одна от другой по составу:

невозможность повышения концентрации хрома в пасте, поскольку при неравносл XJ

СО

кэ

ерном распределении ацетилацетоната окальное выделение хрома в паяном шве ывает избыточным.

Таким образом, основным технологичеким недостатком данных выше аналогов и рототипа является неравномерное распрееление в объеме пасты легирующего комонента независимо от его концентрации.

Целью изобретения является обеспечение равномерного распределения легирующего компонента в объеме пасты.

Это достигается тем, что паяльная паста с легирующим компонентом, содержащая металлический порошок, органическое связующее вещество и ацетилацетонат легирующего металла, дополнительно содержит хлористый метилен при следующем соотношении компонентов, мас.%: Металлический

порошок23,0-86,0

Ацетилацетонат

легирующего металла 0,06-20,5 Хлористый метилен6,0-48,0

Органическое связующее веществоОстальное

Сущность изобретения заключается в том, что хлористый метилен, взятый в определенном количестве, полностью растворяет ацетилацетонаты, легирующих металлов (например меди, хрома, железа, никеля и др.) и образует однородную смесь с растворами винильных полимеров, традиционно используемых в качестве связующих веществ в паяльных пастах. Раствор легирующего компонента равномерно распределяется как в связующем, так и во всем объеме пасты в целом. При нагреве под пайку легирующий металл выделяется из раствора хлористого метилена в результате пиролиза. Поскольку концентрация этого раствора в объеме пасты везде одинакова, то и концентрация легирующего компонента будет везде одинакова.

Это дает возможность существенно увеличить относительное количество легирующего компонента в паяльной пасте, а также легировать разбавленные жидкотеку- чие пасты, не боясь их расслоения.

Поскольку выделение легирующего металла из раствора ацетилацетоната в хлористом метилене происходит равномерно во всем объеме пасты, помещенной в паяльный зазор, то равномерно легируется и припой, занимающий место связующего после плавления и заполнения зазора.

Предельные значения концентрации компонентов пасты были установлены экспериментально.

При содержании хлористого метилена менее 6% и легирующего компонента (ацетилацетоната) менее 0,06% не удалось получить равномерного распределения концен- трзции легирующего металла в 170-граммовой порции пасты, заправляе- мой в шприц-пистолет, а также в 1200-граммовом объеме, предназначенном для хранения в цеховых условиях.

При содержании хлористого метилена более48% не удается сохранить стабильной 0 вязкости пасты, так как его летучес;ь выше, чем традиционных растворителей (ацетона, толуола и пр.).

При содержании ацетилацетоната металла более 20,5% не получается однородного раствора,

5 При содержании металлического порошка мене 23% паста теряет технологическую стабильность - расслаивается. При содержании металлического порошка более 86% паста становится слишком вязкой и не заполняет паяльные зазоры. 0 Примеры. Для экспериментальной проверки предлагаемого состава были приготовлены и испытаны 14 паяльных паст, 9 из которых (3-10, 12 и 13) показали наилучшие результаты (габл.1). В качестве связую- 5 щего в пастах использовали раствор поливинилбутираля в смеси ацетона с толуолом и бутилацетатом, а также раствор по- лиакрилатного сополимера марки ТБМ-бО в ацетоне, в качестве металлического порош- 0 ка - смеси порошков меди марки ПМА с порошком карбонильного железа по ГОСТ 13610-79 или никеля марки ПНЗ. В качестве легирующего компонента использовали ацетилацетонаты меди, хрома и железа. 5 Технология приготовления паст, содержащих хлорметиленовые растворы легирующих компонентов, представляет собой ноу-хау.

Приготовленные составы паяльных 0 паст, указанные в табл. 1, размещали в стеклянных герметичных банках емкостью по 1200 г. Контроль состава этих паст производили после их хранения в течение 3 сут. Контролировали порции по 35-40 г, взятые 5 из верхней, средней и донной частей банок. Другая часть пасты контролировалась непосредственно в условиях технологического процесса нанесения на паяемые дета- ли. Для этого пастой заполняли 0 шприц-пистолет емкостью 170 г и брали пробы первой, средней и завершающей порций (по 35-40 г) пасты, выдавливаемых из шприц-пистолета.

Количество легирующего металла в кон- 5 трольных порциях пасты определяли после их нагрева в среде аргона до 600-620°С, выдержки 10-12 мин и охлаждения. В результате пиролиза легирующий металл выделяется из пасты в виде твердой дисперсной фазы, поддающейся количественному анализу.

Для сравнения аналогичным испытаниям подвергали пасты составов аналога и прототипа (табл. 2).

Приведенные в таблицах данные подтверждаются актом испытаний, прилагаемым к заявке.

Из таблиц следует, что предлагаемый состав по сравнению с аналогами и базовым объектом (прототипом) существенно повышает равномерность распределения легирующего компонента в объеме пасты. В предлагаемой пасте разброс концентраций легирующего/ металла относительно среднего значения не превышает 13,3%, а в большинстве случаев составляет 4-10%. В

0

5

известных составах разброс концентраций достигает 44-81%.

Формула изобретения

Паяльная паста, содержащая металлический порошок, органическое связующее вещество и ацетилацетонат легирующего металла, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения равномерного распределения легирующего компонента в объеме пасты, она дополнительно содержит хлористый метилен при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Металлический

порошок

Ацетилацетонат

легирующего металла

Хлористый метилен

Органическое связующее

вещество

23-86

0,06-20,5

6-48

Остальное

Использование: в машиностроении, приборостроении и других отраслях при изготовлении паяных конструкций с применением паяльных паст и композиционных припоев. Паяльная паста содержит в следующем соотношении, мас.%: металлический порошок 23,0-86,0; ацетилацетонат легирующего металла 0,06-20,5; хлористый метилен 6,0-48,0; органическое связующее вещество остальное. 2 табл.

Таблица I