Способ пайки труднопаяемых материалов Советский патент 1977 года по МПК B23K2/20 

(54) СПОСОБ ПАЙКИ ТРУДНОПАЯЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ

1

Изобретение относится к пайке, в частности к способам подготовки поверхности . деталей к пайке.

Известен способ пайки металлических деталей, при котором производят предварительное, лужение паяемых поверхностей галлием, последующую термообработку и пайку легкоплавкими припоями

Термообработку производят при температуре не ниже 80 С. Соединение деталей и затвердевание припоя происходит при комнатной температуре или незначительном нагревании. Описанный способ применяется в тех случаях, где невозможно нагревание, деталей при пайке и нежелательно использо ванне флюсов. Прочность соединений в значительной степени определяется адгезие галлия к подложке. Облуживание галлием соединяемых поверхностей проводят механически (втирание галлия шпателем) или ультразвуковым способом. Материалы, ко торые галлием не смачиваются или смачивают ся плохо, соединять таки способом невозможно. Керамика (окись, бериллия, алунд) и некоторыеметаллы (пористый металлический бериллий, нержавеющая сталь и др.) известным способом галлнруется плохо. Механическая прочность соединений пористого бериллияц окиси бериллия, рубина, нержавеющей стали, выполненных самотвердеющимн припоями после предварительного механического или ультразвукового галл1гоования, недостаточна (0,2- 0,6 кг/мм ). В то же время низкотемпературное беафлюсовое соединение этих материалов представляет большой практический ;интерес.

Известен также способ пайки тугоплавких труднопаяемых материалов, при котором производят предварительное облужнвание паяемых поверхностей галлием в вакууме, термообработку при температуре 50О-800 С в TeAemie 2-10 кшн и последуюЕ1ую пайку 123.

Недостатком данного с юсоба является низкая прочность паяемых соединет1й, так как при пайке происходить лишь смачивание поверхности без прот кноБенияприпоявглубьдет лей. При длительном хранении меха шческое сцепление припоя с подложкой нарушается. Цель изобретет1Я - повышение npoHHOCT паяных соединений в случае пайки кераш ческих н металлокерамических материалов. Это достигается тем,- что по предлагаем му способу при соедине1ши пайкой труднопа5гемых материалов, преимуществепно керамических и металлокерамических, производят предварительное облужквание паяемы поверхностей галлием в вакууме с после j oщeй термообработкой, состоящей из выдержек при 300-500°С в течение 30-120 м и 6ОО-900°С в течение 60-120 мин, после чего следует пайка. При термообработке происходит диффузия галлия вглубь облуживаемых деталей. Вследствие этого уменьшается краевой уго на границе галлий-подложка, улучшается смачивание, увеличивается энергия связи на границе покрытие-подложка и возрастает прочность последующего соединения галлированных материалов, выполненного самотвердеющими припоями. При уменьшешга те пературы отжига удовлетворительного галл рования не происходит, при повышении температуры возможно изменение физико-механических свойств материалов, Пример 1. Таблетки пористого бериллия толщиной 4 мм помещают-в герм тичную камеру над тиглем с галлием, после достижения вакуума 10 мм рт. ст. опускают таблетки в тигель с жидким галлием и нагревают. После выдержки при 300 С в течение 30 мин и 600 С в тече ние, 90 мин таблетки охлаждают.

Соединяемые материалы ,

Рубин-медь

Нержавеющая сталь-бериллиев керамика

Нержавеющая сталь-пористый бериллий

Пористый бериллийбериллиевая керамика

Пористый бериллий никель

Бериллиевая керамиканикель

Формул.а изобретения Способ пайки труднопаяемых материалов гфеимущественно керамических и металло- 60

Прочность на разрыв

кг/мм

0,3-0,4 1,0-1,2 О,7-1,0 1,0-1,3 0,6-0,8 0,8-1,1

керамических, при котором производят предвертикальное обслуживание паяемых поверхностей галлием в вакууме, термообработку Пример 2, Пластинки бериллиевой керамики толщиной 1 мм в ана)1ргичных . условиях выдерживают при 50О С 1 час и при 9ОО С - 1 час. Глубина проникновения галлия 0,5 мм. Пример 3. Образцы рубина цилиндрической формы в тех же условиях опускают в галлий торцом, подготовлеи№1м для выдерживают при 400 С 2 час соединения и а при 8ОО°С - 1 час. Лужеиэге таким способом образцы рубина, бериллия, окиси бериллия соединяют с обраЗ цами меди, никеля, нержавеющей стали, луженых при помощи ультразвука самотвердеюшими галпиевыми припоями ГИСМ-65 (в состав припоя входит эвтектический сплав галлийиндий-серебро. - 35 вес, %, порошок меди - 65 вес. %. Пастообразный припой наносят на соединяемые поверхности ровным слоем, образцы притирают друг к другу, фиксируют в нужном положении струбциной и выдержи вают в термостате при 70 С до попногху затвердевания припоя. Данные механической прочности паяных соединений из различных материалов .приведены в таблице. Полученные результаты для данных сочетаний материалов достаточно высоки и значительно ( в 2-3 раза) превышают прочность соединений, полученных при использовании других известных способов лужения поверхности галлием.

S6

и последукяцую пайку, отличающийИсточники информации, принятые во внис я тем, что, с целью повышения прочностимание при экспертизе:

паяного соединения, термообработку проиэ-1. Авторское свидетельство СССР

водят с выдержкой при 300-500 С в т че-№ 270464, нл.| J 23 К 1/20, ОЗ.О2.69.

ние ЗО-120 мин и затем при 60О-900 Сj Авторское свидетельство СССР

в течение 6О-120 мин.№ 247022, кп. В 23 К 1/20, 06.12.67.

5791О9