Припой для пайки графита Советский патент 1978 года по МПК B23K35/30 C22C38/08 

1

Изобретение отиосится к области пайки, в частности к составу нрипоя для пайки графита с графитом, металлами и сплавами, который расширяет возможности применения графита в атомной и ракетной, электровакуумной и полупроводниковой технике, электроэнергетике, черной н цветной металлургии, химической и машиностроительной промышленности.

Известны припои на основе железо-никелевых снлавов, в состав которых входят титан, цнрконий, кремний, бор 1.

Надежные соедииения графита с графитом, металлами и сплавами могут быть получены, если припои хорошо смачивают графит и растекаются по нему, имеют согласованный или близкий к графиту коэффициент температурного расширения (КТР). Если прииой после расплавления и контактного взаимодействия с углеродом остается пластичным и тем самым обладает способиостью к релаксации темиературных напряжений за счет пластической деформации, то припои, содержаш,ие карбидообразующне элементы, после взаимодействия с углеродом образуют твердые карбндн1 1е слои, которые имеют склонность к хрупкому разрушению. Кроме того, получение припоев на основе карбидообразуюш,их элементов требует доиолнительных технологических затрат в связи с трудностью обработки давлением.

РТзвестен также приной для пайки графита, компоненты которого взяты в следуюш,ем соотношении, вес. %: иикель 30-50, элементысфероидизаторы графита из груииы: иттрий-

церий 0,03-1, л елезо - остальное 2.

Этот припой хорошо растекается и смачивает графит, не образует карбидов при затвердевании, иосле науглерожнвання КТР, близкий к графиту, обладает хоропишн технологическими свойствами.

Однако этот прииой имеет малую температурную область согласовать КТР с графитом. Величины их КТР могут быть согласованы только в интервале температур 20 -

150°С. Рассогласовант е КТР в температурной области выше 150°С может привести к возникновению значительных температурных напряжений и разрушению соединения. Этот недостаток может оказаться решаюшнм для паяных изделий, работающих при циклически меняюпдейся температуре.

Целью изобретения является иовын1ение качества паяного соединения путем расншрения температурной областн согласования КТР

припоя и графита.

Предлагаемый прииой отличается от известных тем, что в его состав дополнительно введеи кобальт при следуюш,ем COOTHOHICHHH компонентов, вес. % :

Кобальт4-16

Никель15-55

Иттрий или церий0,03-1

ЖелезоОстальиое

Предлагаемый ирипой обесиечивает хорошую смачиваемость графита, отсутствие в шве хрупких карбидов, возможиость создаиия равнопрочного графиту соединения за счет изменения формы графита в шве с пластинчатой на шаровидную, высокую стойкость иаяных соединений к термоциклироваиию, пластичность материала шва, а следовательно, и его способность к релаксации напряжеиий, а также хорошие технологические свойства, включаюшие возможиость обработки ирипоя давлением.

Благодаря введению в состав припоя кобальта удается согласовать КТР припоя и графита в температурной области 20-400°С, а для некоторых углеграфитовых материалов и в более широком интервале температур до 600°С.

Прииои, содержащие кобальт (5 и 15%),

имеют средний КТР на 10-25% инже, чем исходиый (бескобальтовые). Такое измеиение величины КТР у предлагаемых нриноев объясняется особенностями кобальтсодержаших

снлавов. Кобальт, введенный в состав сплава, позволяет повысить температуру точки Кюри но сравиеиию с железо-никелевыми снлавами. В связи с этим нринои, содержашие кобальт, сохраняют до более высоких темнератур ферромагнитное состояние, ответственное за их малый КТР.

В таблице сведены данные но исследованным составам припоев и ириведеиы КТР для каждого из иих.

На фиг. 1 и 2 ириведены температурные и концентрационные завнсимости КТР для некоторых составов приноев. График на фиг. 2 иллюстрирует влияние кобальта на средний КТР науглерожеииых Fe-припоев в иитервале

темиератур 20-600°С: кривая а - без кобальта, кривая б-5% кобальта, кривая в- 15% кобальта.

Таблица 1

Из таблицы видно, что припои, содержащие 4-10% Со, согласованный с графитом КТР в области температур 20-400°С. Например, введение кобальта в количестве 5% (см. фиг. 1, кривая б) позволяет значительно снизить КТР прицоя цо сравнению с припоем без кобальта в температурной области выше 200°С. При относительно равных КТР в области темиератур до 200°С этот припой лучше согласуется ио КТР в темцературном интервале 20- ЗООС с графитами марок ГМЗ, ПРОГ-2400, АРВ, ЭЭГ, КПГ, чем ирииои, не содержащие кобальт, а для графитов марок МПГ-6, МПГ-8 температурный интервал согласовання КТР

еще шире. При содержании кобальта 10-16% нрнпой имеет постоянный КТР до температур

400-600°С. На базе этих припоев можно нолучать спаи с графитом, согласоваиные ио КТР в температурной области до 600°С. Например, припой, содержащий 15% Со (см. фиг. 1, кривая в), имеет КТР 60-65Х

XiO град.- до температуры 400°С. Эта величииа КТР в данном температурном иитервале совпадает с КТР графитов МПГ-6, МПГ-8. Припой, содержащий 15% Со, ио с другим содержанием Fe и Ni, имеет КТР порядка 100Х

град.- в температурном интервале до 600°С (см. фиг. 1, кривая г. Этот припой с

успехом может использоваться для пайки графитов, полученных способом термомеханической обработки.

Увеличение содержания кобальта в припое до 20% уже не дает каких-либо нреимуществ. В связи с этим верхнее содержание кобальта в предлагаемом нриное целесообразно ограничить величиной 16%.

Формула изобретения

поя и графита, в его состав дополнительно введен кобальт при следующем соотнощении компонентов, вес. %;

Никель15-55

Элемент-сфероидизатор графита, выбранный на группы: иттрнй-церий 0,03-1 Кобальт4-16

ЖелезоОстальное

Псточники информации, принятые во внимание при экспертизе

Теплература, °С

50

Ni . %

Фиг. 2