Способ пайки материалов Советский патент 1976 года по МПК B23K1/20 B23K1/12 B23K31/04 

(54) СПОСОБ ПАЙКИ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

фтористый кальций 9, бура 21; флюс № 7 - борная кислота 20, бура 80; флюс № 34А - фтористый натрий 10, хлористый цинк 8, хлористый калий 50.

Метод металлизации поверхности наяемого материала может быть любой - распыление металла при электронно-лучевом нагреве и осажденне паров металла на относительно холодный образец (Т 200-500°С) и последующий его отжиг для достижения адгезии; окунание материала в адгезионно-активный расплав нанесением порошкообразных паст адгезионно-активного сплава, замешанных на легковыгораемом органическом клее, и последующее их вжигание для достижения прочного сцепления металлизирующего слоя с поверхностью и др. Непременным условием металлизации материала является получение высокой степени адгезии нокрытия к поверхности материала, которую достигают использованием адгезионно-активных металлов по отношению к паяемым материалам и отжигом при температурах протекания химической реакции материал - металлическое покрытие Т 500 - 900°С (газовая среда - вакуум 1 - 5.10 мм рт. ст., аргон, гелий).

Далее осуществляют пайку металлизированной поверхности к металлической державке на воздухе методами пайки металла с металлами по возможности пластичными припоями во избежание термических напряжений в спае. На стадии пайки необходима защита металлизирующего слоя от окисления и ненарушение ранее достигнутой адгезии металлическое покрытие - материал. Для соблюдения этого условия используют флюсы с низкой температурой плавления 500-600°С и стойкими до температур пайки неактивными металлами, сплавами (до 1000°С), а также процесс пайки и охлаждения ведут ускоренно.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. Для пайки выбирают поликристалл эльбора-Р 0 3,9 мм и высотой 4,4 мм и металлическую стальную державку 0 5,5 мм и высотой 20 мм.

Предварительно поликристалл эльбора-Р металлизируют слоем молибдена методом электронно-лучевого распыления металла и его осаждения до толщины 0,5 мкм. Процесс ведут в вакууме 1-5-10 мм рт. ст. Далее поликристалл покрывают электролитически защитным слоем меди до общей толщины 2,5 мкм. В заранее подготовленное цилиндрическое отверстие в стальной державке, просверленное вдоль оси ее на торце, помещают металлизированный поликристалл с зазором пайки 0,15 мм на сторону. Пайку ведут на воздухе под расплавом флюса № 209 на ТВЧ сплавом, содержащим 20 вес. % олова и 80 вес. % меди, со скоростью нагрева и охлаждения 20 град/сек. Припой при расплавлении под действием капиллярных сил затекает в зазор для пайки. Во избежание всплывания поликристалла за счет большого различия удельного веса поликристалла и припоя к поликристаллу прикладывают давление прижима 2 кг/см

Спай получается с равномерным затеканием припоя, без раковин, без трещин в режущем элементе эльбора-Р и других дефектов пайки, с хорошей адгезией припоя к эльбору-Р.

Пример 2. Для пайки выбирают поликристалл карбонадо 0 3,7 мм и высотой 4,2 мм и металлическую стальную державку 0 5,5 мм

и высотой 20 мм.

Предварительно поликристалл карбонадо металлизируют слоем хрома методом электронно-лучевого распыления металла и его осаждения до толщины 0,5 мкм. Процесс ведут в вакууме 1-5.10 мм рт. ст. Далее поликристалл покрывают электролитически защитным слоем никеля до общей толщины 5 мкм. В заранее подготовленное цилиндрическое отверстие в стальной державке, просверленное вдоль оси ее на торце, помещают металлизированный поликристалл с зазором пайки 0,2 мм на юторону. Пайку ведут на воздухе под расплавом флюса № 209 на ТВЧ сплавом, содержащим 28 вес. % меди и

72 вес. % серебра, со скоростью нагрева и охлаждения 20 град/сек. Припой при расплавлении под действием капиллярных сил затекает в зазор для пайки. Во избежание всплывания поликристалла за счет большого различия

удельного веса поликристалла и припоя к поликристалу прикладывают давление 2 кг/см.

Спай получается с равномерным затеканием

припоя, без раковин, без трещин в режущем

элементе карбонадо и других дефектов пайки,

с хорошей адгезией припоя к карбонадо.

Пример 3. Для пайки выбирают поликристалл эльбора-Р 0 4,1 мм и высотой 4,5 мм и металлическую стальную державку 0 6 мм и высотой 20 мм.

Предварительно поликристалл эльбора-Р металлизируют слоем сплава следующего состава, вес. %:

ртяпя тэрл О/х Титан

6 10 И 72,5 Свинец Олово

Медь Молибден

1

методом нанесения кисточкой пасты порошкообразного сплава, замешанного на органическом легко выгораемом в вакууме клее и последующего отжига поликристалла в вакууме 1-5.10 мм рт. ст. при температуре 900°С в течение 3 мин. В заранее подготовленное цилиндрическое

отверстие в стальной державке, просверленное вдоль оси ее на торце, помещают металлизированный поликристалл с зазором пайки 0,2 мм на сторону. Пайку ведут на воздухе под расплавом флюса № 209 на ТВЧ сплавом,

содержащим 20 вес. % олова и 80 вес. % меди, со скоростью нагрева и охлаждения 20 град/сек. Припой при расплавлении под действием капиллярных сил затекает в зазор для пайки. Во избежание всплывания поликристалла за счет большого различия удельного веса поликристалла и припоя к поликристаллу прикладывают давление кг/см.

Спай получается с равномерным затеканием припоя, без раковин, без трещин в режуш,ем элементе эльбора-Р и других дефектов пайки, с хорошей адгезией припоя к эльбору-Р.

Использование предлагаемого способа позволяет не только получать прочное и надежлое крепление, но и термически ненапряженные спаи, в результате чего значительно снижается брак пайки - непропои, раковины, трещины в теле заготовки эльбора, карбонадо и в 5-7 раз поБЫщается работоспособность резца за счет возможности нескольких переточек режущего элемента и полного использования его в качестве режущего элемента, а также за счет повышения режимов резания.

В результате того, что процесс пайки ведут в две стадии: металлизация в условиях вакуума при высоких температурах и процесс собственно пайки (на воздухе и практически мгновенно), причем во второй стадии упрощены условия пайки (среда вакуума заменена на среду воздуха), производительность возрастает в два раза.

Формула изобретения

Способ пайки твердосплавных материалов, преимущественно сверхтвердых материалов.

на основе кубического нитрида бора и алмаза, при котором паяемую поверхность покрывают двумя слоями металлизирующего покрытия: одним слоем, обладающим высокой адгезионной активностью по отношению к паяемым материалам, и другим, обладающим пониженной окисляемостью, и .производят пайку на воздухе под слоем жидкого флюса неадгезионно-активным по отношению к паяемым материалам припоем, отличающийс я тем, что, С -целью повыщения качества, для первого слоя выбирают материал из группы хром, вольфрам, молибден, тантал, а для второго слоя - металл из группы медь,

серебро, никель, кобальт.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве адгезионно-активного покрытия, наносят сплав, содержащий один из тугоплавких металлов (молибден, вольфрам, тантал), свинец, олово, титан (гидрид титана) и медь при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Тугоплавкий металл0,5-40

Свинец2-15

Олово5-15

Титан (гидрид титана)5-25

МедьОстальное.