Способ пайки в парах легкоиспаряющегося элемента

 

Йзобретениеоотносится к области пайки, в частности к способам пайки с применением паров легкоиспаряющегося элемента (ЛЭ), легирующих припой, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Изобретение позволяет упростить технологию пайки, снизить расход ЛЭ и упростить используемое оборудование. Собранные под пайку детали с заготовками припоя помещают в замкнутый объем с ЛЭ. В этот же объем водят вещество или вещества, взаимодействующие с ЛЭ или химическим соединением, содержащим этот элемент, с образованием при температуре пайки требуемой концентрации ЛЭ в паровой фазе. При использовании припоя на основе меди и наг-: рева в парах цинка в качестве веществ , взаимодействующих с парами цинка, берут углерод и кислород. При введении в контейнер с воздухом достаточного количества углерода создаются условия для получения в паяном шве медно-цинковых сплавов с меньшим содержанием цинка. При этом возможно уменьшение количества цинка, размещаемого в контейнере, так как при недостатке цинка будет происходить восстановление его из образовавшейся окиси цинка. В .качестве источника углерода можно использовать различные вещества, не .вызываюпцге загрязнение паяемой поверхности в процессе нагрева. 1 з.п. ф-лы. i (Л to сд 00 9 со ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1258635

А1 пи 4 В 23 К 1/00, 35/38

Xe /g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ О» ф/!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3892308/25-27 (22) 11.05.85 (46) 23.09.86. Бюл. К- 35 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) Б.Н.Перевезенцев, А.Ю.Краснопевцев и К.А.Виттке (53) 621. 791. 3 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1107971, кл. В 23 К 1/00, 1981.

Патент США У 3378914, кл . 29-494, 1967.

Авторское свидетельство СССР

11 - 929357, кл. В 23 К 1/00, 1980. (54) СПОСОБ ПАЙКИ В ПАРАХ ЛЕГКОИСПАРЯ10ШЕГОСЯ ЭЛЕИЕНТА (57) Изобретениео относится к области пайки, в частности к способам пайки с применением паров легкоиспаряющегося элемента (ЛЭ), легирующих припой, и может быть использовано в раз. личных отраслях машиностроения. Изо б. ретение позволяет упростить технологию пайки, снизить расход ЛЭ и упростить используемое оборудование. Собранные под пайку детали с заготовками припоя помещают в замкнутый объем с

ЛЭ. В этот же объем, водят вещество или вещества, взаимодействующие с ЛЭ или химическим соединением, содержащим этот элемент, с образованием при температуре пайки требуемой концен-. трации ЛЭ в паровой фазе. При использовании припоя на основе меди и наг-. рева в парах цинка в качестве веществ, взаимодействующих с парами цинка, берут углерод и кислород. При введении в контейнер с воздухом достаточного количества углерода создаются условия для получения в паяном

С2 шве медно-цинковых сплавов с меньшим ro содержанием цинка. При этом возможно уменьшение количества цинка, размещаемого в контейнере, так как при недостатке цинка будет происходить восстановление его из образовавшейся окиси цинка. В качестве источника углерода можно использовать различные вещества, не .вызывающие загрязнение паяемой поверхности в процессе ЯД нагрева. 1 з.п. ф-лы. ОО

1258635

Изобретение относится к пайке, в частности к способам пайки с применением паров легкоиспаряющегося элемента (ЛЭ), легирующих припой, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Цель изобретения — упрощение технологии, снижение расхода элемента и упрощение используемого оборудования.

Способ реализуют следующим об. разом.

Собранные под пайку детали с заготовками припоя помещают в замкнутый объем совместно с навеской, служащей при нагреве источником легкоиспаряющегося элемента. В тот же объем вводят вещество или вещества, взаимодействующие с легкоиспаряющимся элементом или химическим соединением, содержащим этот элемент, с образованием при температуре пайки требуемой концентрации легкоиспаряющегося элемента в паровой фазе. Далее производится нагрев до температуры пайки с выдержкой при ней до обеспечения необходимого содержания легкоиспаряю щегося элемента в припое и затекания припоя в паяемые зазоры и охлаждение.

При использовании припоя на основе меди и нагреве в парах цинка, в качестве веществ, взаимодействующих с парами цинка, берут углерод и кислород. Содержание легкоиспаряющегося элемента в припое, от которого зависят механические и физические свойства припоя, а следовательно, и качество паяного соединения, определяется равновесной с припоем концентрацией этого элемента в паровой фазе. В предлагаемом способе, в отличие от известных, требуемая концентрация легкоиспаряющегося элемента в паровой фазе достигается в результате реакции с участием дополнительно ВВр денного в объем пайки вещества или веществ. Указанное вещество или вещества могут быть введены в объем пайки при загрузке либо в процессе нагрева под пайку, либо образоваться в процессе нагрева из введенных и имеющихся в контейнере веществ. Количество вещества, вводимого в объем, должно быть достаточным для достижения равновесной концентрации в результате реакции. Равновесная концентрация изменяется с температурой в случае использования негерметично замкнутого объема, например, контей5

ЗО

55 нера с песчаным затвором, зависит также от газообмена с окружающей средой. Количество вещества, вводимого в объем, необходимо уточнять по экспериментальным данным при обработке технологии.

Выбор вещества производят, сравнивая требуемую для получения заданного содержания легкоиспаряющегося элемента в припое, концентрацию этого элемента в паровой фазе и равновесную концентрацию этого элемента в результате реакции с участием вводимого вещества (по результатам термодинамических расчетов или по литературным данным). Так, например, при пайке латунью в парах цинка в контейнере с песчаным затвором давление паров цинка может достигать 100 КПа (давление насыщенных паров цинка рав,но атмосферному при температуре около

910 С). При этом возможно излишнее легирование медной заготовки припоя цинком с получением в паяном шве медно †цинков сплавов, обладающих низкими механическими свойствами.

Известно, что равновесное давление паров цинка в системе Zn — 0 — С за счет протекачия ряда химических реакций при тех же температурах и общем атмосферном давлен%и составляет 40-50 KIIa. Следовательно, при введении в контейнер с воздухом достаточного количества углерода создаются условия для получения в паяном шве медно-цинковых сплавов с меньшим содержанием цинка и лучшими механическими свойствами. При этом возможно уменьшение количества цинка, размещаемого в контейнере„ так как в указанных условиях при недостатке цинка происходит восстановление его из образовавшейся окиси цинка. В качестве источника углерода можно использовать различные вещества, не вызывающие загрязнение паяемой поверхности в процессе нагрева, например, смеси для газовой цементации.

Пример, Проводили пайку

Ст.3 латунью в парах цинка с использованием медной заготовки припоя в. контейнере с песчаным затвором. Процесс пайки осуществляли следующим образом. В контейнер загрукали паяемые образцы с медными заготовками припоя, испаритель с цинком (0,625 г/л а объема) и карбюризатор угольный бере зовый в количестве 8 г/л объема. Кон.

Составитель Ф.Конопелько

Редактор А.Сабо Техред M.Èàðãåíòàë Корректор С.Шекмар

Заказ 5070/15 Тираж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская. наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная; 4

3 12506 тейнер закрывали крышкой, затвор за- сыпали песком, затем помещали контей1нер в камерную электропечь, нагревали до 910 С (нагрев контролировали с помощью хромель-алюмелевой термопары), выдерживали 5 мин при этой температуре и выгружали из печи. После охлаждения и выгрузки по результатам взвешивания рассчитывали содержание цинка в паяном шве, затем опреде- 10 ляли прочность паяных соединений на срез. Содержание цинка в припое составляло 42-44 мас.7., что обеспечивает удовлетворительные механические свойства. Прочность паяных соединений f5 на срез получена на уровне прочности таких же образцов, запаянных припоем

Л63 с флюсом (бура) газовой горелкой.

Для сравнения: содержание цинка в паяном шве после пайки в тех же усло- 20 виях без карбюризатора составило

62 мас.%, полученный сплав оказался очень хрупким (разрушался при изготовлении шлифов) . Расход цинка по сравнению с пайкой таких же образцов 25 в герметичном контейнере с азотом уменьшился в 6 раз.

Предлагаемый способ позволяет регулировать содержание легкоиспаряющегося элемента в припое без использования вакуумного и газового оборудова-. ния или автономного нагрева испарителя. Технологический процесс упрощается эа счет исключения операций вакуумирования, последующего заполнения камеры газом и откачки до необходимого давления при выдержке. Отпадает необходимость контроля степени вакуумирования и давления газа. Единственным контролируемым в процессе 40 пайки те:снологическим параметром остается температура. Для осуществления предлагаемого способа не требуется пспользовапие герметичной камеры. Для пайки может использоваться контейнер простой конструкции, например, с песчаным затвором. Возможен равномерный нагрев всего замкнутого объема, эа счет отсутствия переноса в холодные зоны системы уменьшается расход легкоиспаряющегося элемента, меньшее количество легкоиспаряющегося элемента и его окислов попадает в атмосферу при выгрузке, что улучшает условия труда.

Формула изобретения

1. Способ пайки в парах:легкоиспаряющегося элемента, включающий размещение а замкнутом обЪеме паяемых изделий с заготовками припоя и источника паров легкоиспаряющегося элемента, нагрев до температуры пайки, выдержку для обеспечения необходимого содержания легкоиспа1 яющегося элемента в припое и затекания припоя в паяемые зазоры и охлаждение, о т л и ч а ю шийся тем, что, с це-. лью упрощения технологии, снижения расхода легкоиспаряющегося элемента и упрощения используемого оборудования, пайку ведут в присутствии вещества или веществ, взаимодействую- щих с легкоиспаряющимся элементом или химическим соединением, содержащим этот элемент, с образованием при температуре пайки требуемой концентрации легкоиспаряющегося элемента в паровой фазе.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при использовании припоя «а основе меди и нагреве в парах цинка в качестве веществ, взаимодействующих с цинком, берут углерод и кислород.