Припой для пайки металлов и сталей Советский патент 1992 года по МПК B23K35/30 

i

(21)4845615/08

(22)02„07с90

(46) 23,09.92. Бюл, № 35

(71)Свердловский завод по обработке цветных металлов

(72)ВоМ,Карболин, Н„И Тимофеев, Н„0,Елютин, А,В„Ермаков и В«Н,Барыше в

(56) ГОСТ 19738-7., Припои серебряные. Марки,

Авторское свидетельство СССР № 633693, кло В 23 К 35/30, 16.08,76

Патент США V 4489136, юг, В 23 К 35/30, 1984,

(54) ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ МЕТАЛЛОВ И СТАЛЕЙ

(57) Использование: пайка ювелирных изделий из мельхиора, нейзильбера, латуни, Сущность изобретения: припой содержит следующие компоненты, мас.%: никель 9-11, олово 9-11 индий 2,5-3,5, Фосфор 4,5-5,5, медь остальное, 2 табл.

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, который может быть использован при пайке ювелирных изделий из сплавов на медной основе (мельхиора, нейзильбера, латуни) Кроме того, предлагаемый припой может применяться при пайке медных изделий со сталями.

Для соединения деталей ювелирных изделий широко применяется процесс пайки специальными припоями, Для того, чтобы обеспечить качество ювелирного изделия, припой должен обла дать высокими технологическими свойствами, то есть создавать прочный, плотный шов с мелкозернистой структурой, иметь невысокую температуру плавления, обладать хорошей смачиваемостью и жидкотекучестью. Кроме того, припой при последующей обработ ке изделия - закалке, серебрении или золочении не должен ухудшать его качества.

В настоящее время для пайки юве- лирных изделий и сплавов на основе меди используют серебряные припои. Известен припой марки ПСр 40, содержащий, мас,%:

серебро40, Oil, О

медь1б,7±0,7

цинк17,010,8

никель0,ЗЮ,2

кадмийостальное

Серебряный припой Пер 40 обладает относительно невысокой температурой плавления, хорошей смачиваемостью, коррозионной стойкостью и низким омическим сопротиЁлением„ Недостатком указанного припоя является снижение его жидкотекучести при повышении температуры пайки. Кроме того, применение указанного припоя ограничивается дефицитностью и дороговизной серебра

Известен припой, не содержащий в своем составе драгоценных металлов

XI

О СО

Jt

to

GO

и включающий следующие компоненты, вес.%:

медь58-62

олово2-4

цинкостальное

Недостатком этого припоя является повышенная хрупкость, что затрудняет получение его в виде проволоки и проката, а также недостаточно высокая смачиваемость и жидкотекучест

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является припой для пайки металлических конструкций, состоящих из меди или медных сплавов„

Припой не содержит 8 своем составе драгоценных металлов и включает следующие компоненты t мас.%: никель5 48

олово4-19

фосфор5-8

медьостальное ,

Данный припой применяется для соединения деталей из меди или из сплавов нд ее основе, при этом температура пайки колеблется от 620°С до 900°С.

Состав припоя таков, что суммарное содержание меди, никеля и цинка составляет 92-95% Предпочтительно, чтобы припой формировался в в иде тонкой фольги и хотя бы частично им структуру стекла Эти требования достигаются при следующем составе припоя, масо%:

никель5 14

олово4-ТО

фосфор -5-8

медьостальное

Припой указанного состава легко формируется методом сверхбыстрой закалки в виде ленты, которую е дальнейшем удобно использовать при пайке деталей различных геометрических размеров

Замена цинка никелем повышает прочность шва. Фосфор снижает точку плавления меди за -счет образования CujP, в котором медная составляюща обуславливает самофлюсующуюся характеристику припоя0

Недостатками данного припоя является невозможность использовать его для пайки стальных образцов Кроме того, достаточно широкий интевал химического состава припоя приводит к значительным колебаниям

,,

л10

20

25

7631334

технологических свойств (температура пайки, растекаемость, смачиваемость, предел прочности) и эксплуатационных свойств полного соединения Предел прочности для целого ряда сплавов составляет 120-170 МПа.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных и технологических свойств припоя и полученных с его помощью паяных соединений.

Указанная цель достигается тем, что припой для пайки цветных металлов, включающий медь, олово, никель, и .фосфор, согласно изобретению, дополнительно содержит индий при следуют щих соотношениях компонентов, никель9,0-il,t,0

олово9,0-11,0

индий2,5-3,5

фосфор4,5-5,5

медьостальное

Предлагаемый состав припоя отличается от прототипа качественно (наличием индия) и количественно (содержанием имеющихся в прототипе компонентов), обеспечивая при этом улучшение технологических свойств за счет повышения жидкотекучести, смачиваемости припоя, и повышение эксплуатационных свойств паяного соединения за счет улучшения прочностных характеристик.

Добавка в припой никеля в заявляе мых пределах позволяет улучшить пластичность и прочность паяного шва Содержание никеля в припое в количестве является оптимальным: содержание никеля менее 9% снижает прочностные характеристики, а увеличение свыше 11% - нецелесообразно, так как повышается температура плавления припоя.

Введение индия обеспечивает хорошие адгезионные свойства, снижает поверхностное натяжение припоя,улучшает растекаемость, так как индий является поверхностно-активным компонентом Содержание индия в заявляемых пределах повышает сопротивление припоя деформации за счет увеличения его пластичности. Снижение содержания индия повышает температуру плавления припоя, а увеличение несколько ухудшает самофл.юсующиеся свойства и снижает предел прочности

Добавка фосфора повышает жидкотекучесть и смачиваемость припоя на основе меди. Кроме того, введение фос30

35

40

45

50

55

позволяет производить пайку без применения флюсов, при этом нижняя граница содержания фосфора в припое составляет ,5%. При уменьшении этой границы самофлюсующиеся свойства резко снижаются Увеличение содержания фосфора более существенно не улучшает технологических свойств - жидкотекучесть и смачиваемость, но при этом значительно возрастает хрупкость за счет повышения способности припоя к ликвидации.

Благодаря предлагаемому составу припоя и заявляемому соотношению компонентов припою придаются свойства, обеспечивающие его высокие характеристики и технологичность получения.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав припоя отличается от известного введением нового компонента , а именно 5 индия и новым содержанием компонентой в припое. Таким обра зом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна. Анализ известных припоев, используемых при пайке, показал,что введенные в заявляемый припой вещества известны (Хряпин В,Е, Лакеде- монский А,В. Справочник паяльщика0 М„: 197)о Однако из сочетание и количество не обеспечивает известным припоям такие свойства, которые они проявляют в заявляемом решении, а именно значительное увеличение адгезионных свойств, жидкотекучести, прочностио Кроме того, можно отметить дополнительно способность к амортизации и, как следствие, улучшение технологических свойств припоя. Таким, образом, сочетание компонентов в заявляемом соотношении придает припою новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого ,. решения критерию существенные отличия.

Для экспериментальной проверки состава припоя была подготовлена шихта: медь марки Ml, медь фосфорис тая (содержание фосфора 8,0%), никель марки ПНК-YTI- t, олово марки и индий марки Ин-00, которые брали в заданном соотношении

Сплав получали при плавке в высокочастотной индукционной печи.Плавку вели в графитовом тигле, температура перегрева сплава над температу63133

10

15

20

25

рой плавления не превышала 100°С, Литье проводили методом вакуумного всасывания в кварцевые трубочки.

После выплавки сплав подавали на установку Кристалл-70 и, на которой осуществляли получение припоя в виде ленты методом сверхбыстрой закалки на стальной или медный диск,

В табло приводятся примеры припоев заявляемого состава и их технологические свойства, В представлены результаты сравнительных испытаний припоев заявляемого состава прототиуо

Полученный припой был испытан при пайке изделий из мельхиора и медных изделий со стальными,,

Для пайки частей мельхиоровой ложки использовали припой в виде ленты размером 0,05x2,0x1 мм. Паяные части изделия опускались ненадолго в водный раствор буры„ Пайку производили при разогреве свободного конца ленты припоя с помощью газовой горелки при температуре 770-800°С„ Полученнбе таким образом изделие затем подвергалось серебрению путем электролитического осаждения сереб- 30 ра на поверхность изделия, в том числе паяного соединения,

Заявляемый припой опробовали при пайке отдельных частей холодильных агрегатов Паяемые изделия представ- 22 ляли собой трубку испарителя, изготовленную из меди, и патрубком ом- прессора, изготовленный из стали марки Ст.Зо Для пайки указанных элементов использовали припой в виде ленты 40 толщиной 130 мкм и шириной 3 мм. На место соединения, предварительно разогретого до 800°С с помощью газовой горелки, подавали буру и припой, который благодаря хорошему смачива- 4$ нию как меди, так и стали, хорошо растекался, и при дальнейшем затвердении обеспечивал прочное паяное соединение между медью и сталью.

Приведенные результаты показыва- 5Q ют, что припой предлагаемого состава в заявляемых количественных соотношениях позволяет получить по сравнению с прототипом более высокие технологические характеристики,

Использование заявляемого припоя , дает следующие технике-экономические преимущества: уменьшение интервала кристаллизации, повышение смачиваемости и жидкотекучести, повышение

55

прочности и пластичности паяного шва, повышение качества при последующей обработке изделия, склонность к амор- физации, позволяющую существенно упростить технологию изготовления припоя

Формула изобретения

Припой для пайки металлов и ста- лей, содержащий медь, никель, олово, Фосфор, отличающийся

Примеры выполнений припоев и их технологические свойстве

Результат сравнительных испытаний припоев

испытание на стальных обоаз иах испытание на медных образцах

тем, что, с целью повышения прочности паяного соединения, жидкотекучес- ти и смачивающей способности припоя, он дополнительно содержит индий при следующем соотношении компонентов, мас.Ј:

никель 9,0-Н.О

олово 9,0-11,0

индий 2,5-3,5

фосфор ,5-5,5

медь остальное

Таблице 1

Таблица