Флюс для реактивно-флюсовой пайки алюминия и его сплавов Советский патент 1980 года по МПК B23K35/362 

Изобретение относится к паяльному про изводству, в частности к флюсам для реак тивно-флюсовой пайки алюминий и его спл вов. При реактивно-флюсовой пайке припой офаэуется в результате химической реакции между пааемьпи металлом и компонентами, Ежодящими в состав флюса. Основной реакаией, протекающей при осу шествленви этого способа, является вооставовпевяе металла из флюса. Проие х; протекает по схеме sMeeffntnMey гдеМе«5 - гапогенид металла во флюсе; Не., паяемый металл; МееТл- галогенвд паяемого металла Me- металл, востановленный из фл1 Металл, появившийся в свободном виде в результате этой реакции, смачивает па емые поверхности в служит припоем или, осажаа51сь в виде покрытия на паяемых поверхностях, облегчает процесс пайки дополнительно вводимым припоем. Наиболее широко реактивно-флюсовая пайка применяется при соединении поверх- ностей из алюминия или его сплавов, имеющих стойкие окисные пленки, которые за трудняют использование обычных способов пайки. Основу флюсов при этом составляют хлориды легкоплавких металлов цинка, олова, кадмия, которые хорошо смачивают окисную пленку алюминия. Кроме того, в их состав входят вещества, pacfвсряк щие окисную пленку на поверхности ал1Оминия - это преимущественно хлориды и. фториды щелочных металлов. Известен, например, флюс 1 для реактивно-флюсовой пайки алюминия, содержащий ,вес.%: Хлористый калий47 Хлористый литий38 Фтористый натрий .5 Хл ристый кадмнй10. Однако этот флюс имеет относительно высокую температуру активности (интервал 37 ак-гавности 56р 620°С), что затруднает его использование при ручных процессах пайки конструкций из алюминия опао ности оплавления паяемых кромок. Кроме того, активность этого флюса не достаточно высока при пайке алюминия и его сплавов. Наиболее близким по составу компонентов к предлагаемому флюсу является известный 2, содержащий, вес.%, Хлористый калий28 Хлористый литий .42 Фтористый натрий6 Хлористый цинк24 , Недостаток известного флюса - наличие химической эрозии паяемого материала и снижение вследствие этого механичео ких свойств паяного соединения. Цель изобретения состоит в повышении качества реактивно-флюсовой пайки алюмй НИН и его сплавов. Поставленная цель достигается тем, что флюс дополнительно содержит дихлорид меди при следующем соотношении компоненто флюса, вес.%: Хлорид цинка2О-40 Дихлорид меди6О-80. Дихлорид меди является термически нестойким химическим соед1шением. При нагреве он довольно легко диссоциирует с выделением хлора. . Разложение идет по реакции Сисе - сисе + 1/2 сг-г. при взаимодействии дихлорида меди с алюминием выделяется значительная тепловая энергия. В результате протекания этой реакции восстанавливается медь, имеющая большую температуру плавления,чем алюминий. Выделяющийся при нагреве хлор, взаим действуя с окисной пленкой на поверхности алюминия, разрушает ее, создавая обнаже ный контакт между алюминием и дихлоридом меди. Это подтверждается эксперимен тально. Проведенный термографический анализ показал, что выделение хлора начинается при .температуре и сопровождается эндотермическим эффектом. При температу ре 43О С наблюдается начало большого экзотермического эффекта, вызванного реа цией восстановления меди, которая прот&кает с большой скоростью. Таким образом, выделяющийся в пер&од нагрева xnqp сначала подготавливает поверхность, после чего на ней идет практическн мгновенное восстановление меди. 51 Из-оа большой теплоты реакции и сра&нительно низкой температуры плавления алюминия может фовзойти расплавление паяемых изделий. Следовательно, необходимы ограничения на соотношение массы дфипоя и паяемого материала. Это подтверждается как расчетным путем, так и экспериментально. Так как алюминий имеет малый удельный вес, то при пайке тонкостенных изделий с большой поверхностью спая, например изделий из фольги, необходимо учитывать опасность его расплавления в случае избытка дихлорида меди над расчетным количеством . Дихлорид меди, восстанавливаясь на поверхности алюминия до меди, создает барь ерный слой, который препятствует развитию химической эрозии паяемого материала и ухудшению его пластичности за счет контакта алюминия и цинка. В свою очередь, восстановленный цинк расплавляется, образуя при охлаждении паяное соединение. Для осуществления процесса пайки предварительно готовят механическую смесь Кристаллогидратов дихлорида меди и цинка и дегидратируют ее на воздухе при температуре 15О-160°С до полного удаления влаги. Затем смесь помещают между спаиваемыми поверхностями. К месту пайки, например, при пайке внахлестку подводят стальной стержень, нагретый до 5ОО- 600 С, и прижимают его с усилием 510 кгс/см. Время выдержки под нагрузкой 5-20 сек. После охлаждения место пая 1фомывают сначала содовым водным раствором, затем водой и сушат на воздухе. Пример 1. Берут две пластины из алюминиевой фольги толщиной 0,14 мм размером 5х4О мм. Одну пластину.пом&щшот на асбестовую прокладку и на ее конец на длине 4-5 мм насыпают 5 О- 60 мг флюса, содержащего 4О вес.% дихлорида меди. Нижний образец накрывают верхним с нахлестом 4-5 мм. Берут предварительно нагретый до 5ОО-С, стальной стержень диаметром 12 мм и его торец прижимают к месту нахлеста пластин с усилием 5 кгс/см. Время выдержки 5-6 сек. После охлаждения образец промывают сначала водным содовым раствором .затем водой. При растяжении пластин до разрыва место спая не нарушается. Пример 2. Берут одну пластину из алкалиниевой фольги согласно примеру 1. Другую пластину размером 5х ix40 мм изготавливают из алюминиевого листа толщиной 1 мм. Нахлест 4-5 мм. Количество флюса около 100 мг. Состав флюса, вес.%: Хлорид цинка30 Дихлорид меди7О. TeMnefjarypa иагрева стержня 550°С усилие прижима 7-8 кгс/см , время вь держки около 1О сек. После охлаждения и промывки испытание на растяжение, показало что место спая не раз эушается вплоть до разрыва офазцов. Пример 3. Берут две йластины размером 5x40 мм, иэгоюшшнные из алюминиевого листа толщиной 1 мм. Величина нахлеста 4-5 мм. Количество флюса ; около 1ОО мг. Состав флюса, вес.%: Хлорид цинка2О Дихлорид меди9О, Температура нагрева стержня Усилие прижима 10 кгс/см 2. Время выдержки 20 сек. После охлажцения и про мывки испытание на растяжение показало, ЧТО место спая не разрушается вплоть до разрыва образцов. 6ОО°С Формула изобрет е н и я Флюс для реактиино-флюсовой пайки алкн миния и его сплавов, содержащий хлорид цинка, отличающийся тем, ЧТО| ;с целью повышения качества пайки, флюс дополнительно содержит дихлорид меди, при следующем соотношении компонентов, вес.%: Хлорид цивка20ь-4О Дихлорид медибО- вО. Источники информации, принятые во внимание 1фи экспертизе 1. Справочник по пайке (од ред. С. И. Лоцмйкова, И. Е. Петру1пина, В, П. Фролова), М.,IviamifflocTpoeHHe с, 107. табл. 2. 2, Справочник по пайке (под ред. С. Н. Лопманова, И. В. Петрушина, В. П. Фролова). М.,Машиностроение, 1975, с. 107, табл. 2.