Прокладка для металлокерамической пайки Советский патент 1981 года по МПК B23K35/24 

(54) ПРОКЛАДКА ДЛЯ МЕТАЛЛОКЕРАДШЧЕСКОЙ

ПАЙКИ

Изобретение относится к пайке к соединениям графитовых, карбидных и карбидографитоБьк материалов и может быть использовано в высокотемпературной технике. Известна металлокерамическая пайка деталей с кспопьзовакием пористой про кладки, помещаемой в паяемом зазоре и смачиваемой припоем. В качестве прокладки при этом используют порошок металла, либо его волокно . Недостатком таких прокладок является низкая жаропрочность и меха 1кческая проч ность паяного шва, так как преДпо.пагаёт использованУ1е легкоплавких припоев. Известно использование пористой про кладки из графитового волокна, помещае мой в даяемый зазор и пропитываемой карбидообразуюшш металлом, напрт1мер кремнием 2 . Недостаток такой прокладки заключается в невысокой прочности получаемого паяного соединения при пайке графитовых карбидньк и .карбицографитовьсх; деталей. Цель изобретения - повышение качества и прочности паяного соединения. Поставленная цель достигается тем, что в пористой прокладке углеродного во локна покрыты никелем толщиной 0,20,5 от диаметра волокон, причем открытая пористость ее составляет 7О-9О%. Такая прокладка, помещенная между соединяемыми деталями, принимает форьму зазора. Ее прошггывают карбйдообразуюшим металлом (Хк . Nb . 5-l и т.д.) путем погружения свободного ее конца в расплав металла. Пористость прокладки (9О-70%)выбирак1т из условия обеспечения капиллярного эффекта и образования карбида в паяеМом зазоре при взаимодействии углеродных волокон с расплавом карбидообразуюжего металла .. При контакте расплава карбгщообразую щего металла с н шелем волокон образуют интерметаплиды ( N Zr , Ni Nb и т.д.), которые повышают смачиваемость пористой прокладки и тем. самым об€ спечивают ее равномерную пропитку. Кроме того, как

показали проведенные исследования, никепь улучшает спекаемость образовавшегося в паяемом зазоре карбида метаппа, например карбвяа шфкошя. Все это приводит к улучшению качества паяемого зазора и повышению его 11рочности. В процессе изотермического высокотемперат фного отжима (2ООО-2400С) никель испаряют из паяемого зазора и тем самьм повышают его жаропрочность. Толщину никелевого покрытия на углеродных волокнах (0,20,5 от диаметра волокон) выбирают из условия обеспечедая достаточной эластичности прокладки и -спекаемости карбидной фазы в па:-темом зазоре. То лщина углеродных нитей (феломентов) обычно составляет 8--10 мкм, поэтому ТО.ЯЩИНУ никелевого покрытия на нитях выбирают равной 2 мкм.

На чертеже изображена предлагаемая . прокладка .

Она состоит из углеродных нитей 1 , никелевого покрытия 2 и пустот 3 между волокнами..

Величину пористости (пустот), заполняемой в процессе пропитки расплавом металла, регулируют варьированием величины зазора между соединяемыми деталями и усилия в зазоре при их сборке.Предлах- емая прокладка была опробо вана при пайке графитовых карбидных и карбидографитовых деталей.

Пример. Пористую прокладку размером 10x40x1 мм вырезают из графитовой ткани ТГН-2М на основе высоко модульных графитовьзс волокон, покрытых никепем толщиной 3 мкм, что составляет 30% от диаметра углеродных феломентов. Прокладку помещают в зазоре между соединяемыми деталями (пластины из карбида циркония размером 1Ох1Ох25 мм),Уск лие при стягивании пластин подбирают таким образом, чтобы расчетная пористость прокладки в зазоре составила 70%, Свободный конец пористой прокладки iroNiewaют в расплав циркония при и вы держивали в течение ЗО мин, затем темпе ратуру поднимают до 240СЯс и делают выдержку в течение 1 ч. Прочность пая.ного соединения нр разрыв оказалась рав ной 1О,5 кг/мм , в то время как для паяного соединения, полувоенного с использованием просто углеродных волокон, она составляет лишь 6,4 ,

Испытания на термопрочность показали, что полное соединение выдержало 8 циклов охлаждения в воду при исходной температуре 100°С.

П р и м е р 2. Пористую щзокладку размером ВОхЗОх мм, вырезанную из тиани на основе графитовых волокон, покрытых никепем толщиной 5 мкм помещают в заз оре между пластинами размером ЗОх4Ох1О мм, изготовленными из графита МПГ. Усилие в зазоре подбирают таким образом, что расчетная пористость составляет 90%. Выступающий конец прокладки погружают в расплав циркония при и проводят термообработку по режик ам примера 1.

Предел прочности паяного соединения на разрыв оказался равным 4,ВО кг/мм против 3,2 кг/мм для паяного соединения, полученного с использованием известной прокладки.

П р и м е р 3. Прокладку из ткани ТГН-2М размером 2 55f80xl мм с толщи ной никелевого покрьгтия на волокнах, .равной 3 мкм, помещают между деталями (ЗОх хЗОх15 мм), изготовленными из карбид ографита. Расчетная пористость после стягтхвания пластин составляет 85%. Вы-. ступающий конец прокладки помешают в расплав циркония и проводят пропитку и термообработку по режимам примеров 1 и 2.

Предел прочности паяного соединения, на разрыв оказался равным 4,5 кг/мм против 2,9 кг/мм для паяного.

При использовании предлагаемой конструкции прокладки достигается улучше гие качества паяного соединения, увеличивается его механическая прочность в 1,5-. 1,8 раза. Повышение качества и прочноети паяного соединения достигается за счет равномерного заполнения зазора карбидообразуюшнм металлом и улучшения спекаемости карбидной составляющей за счет никеля. Формула изобретения

Прокладка для метаплокерам1таеской пайки, npeiDviyuiecTBeHHO графитовых, карбидных и карбидографитовьх деталей, содержащая углеродные волокна, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения прочностн и качества паяного соединения, углеродные волокна покрыты никелем тол щиной 0,2-0,5 от диаметра волокон , причем открытая пористость ее составляет 70-90%.

Источники информации, принятые во вн 1Мание при экспертизе

С, Н. Лош аднова, Машиностроение, 1975 с. 59-60.

2.Патент Англии№ 1426853, кл. В 3 V , 1976 (прототип).