Композиционный припой для пайки и наплавки

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) <И

А1 дц 4 В 23 К 35/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вольфрам

Молибден

Ванадий

Хром

Кобальт

Углерод

Железо

Э»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4041076/31-27 (22) 02.04.86 (46) 07.06.87. Бюл. В 21 (71) Институт электросварки им.Е.О.Патона (72) А.А.Россошинский, Е.И.Фрумии, Э.H.Äoðîôååâà, В.А.Белецкий, С.В.Ба. знльский, Е.И.Киселев, П.А.Овсянников и В.П.Порошин (53) 621. 791. 3(088.8) (56) Авторское свидетельство 1К 260370,i кл. В 23 К 35/30, 2/. 10 ° 67. (54) (57) 1. КОМПОЗИЦИОННЦН ПРИПОЙ

ДЛЯ ПАЙКИ И НАПЛАВКИ, преимущественно твердосплавного инструмента, состоящий из легкоплавкой составляющей, содержащей медь, никель, и тугоплавкой составляющей, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью новмпения прочности паяного соединения и стойкости инструмента, легкоплавкая составляющая дополнительно содержит цинк., хром, бор, железо, а в качестве тугоплавкой составляющей — смесь двух гранулированных вольфрамо-молибдено-ванадиевых сталей в соотношении

1:1 при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Смесь гранулированных вольфрамо-молнбденованадиевых сталей 2-4

Цинк 22-40

Никель 2-12

Хром О, 1-0,9

Бор 0 ° 1-0,5

Железо О, 1-0,9

Медь Остальное

2. Композиционный припой по п. 1, отличающийся тем, что в качестве гранулированных вольфрамомолибдено-ванадиевых сталей он содержит стали, содержащие компоненты в следующем соотношении, мас Т,:

Первая сталь

Вольфрам 5,5-6,5

Молибден 4,5-5,5

Ванадий 1,8-2,2

Хром 3,8-4,4

Углерод 0,8-0,9

Железо Остальное

Вторая сталь

11,5-12,5

2,5-3 5

1,8-2,2

3, 1-3,6

7,5-8 5

0 8-0,9

Остальное

1315203

Изобретение относится к области пайки, в частности к составу композиционного припоя для пайки твердосплавного инструмента и антифрикцион5 ной напланки иэделий.

Целью изобретения является понышение прочности паяного соединения и стойкости инструмента.

Припой состоит из легкоплавкой и тугоплавкой составляющих. В качестве тугоплавкой составляющей содержит- . ся смесь гранулированных вольфрамомолибдено-ванадиеных сталей ледебуритного класса в соотношении 1:1, при этом припой содержит компоненты н следующем соотношении, мас.%:

Смесь гранулированных вольфрамо-молибденованадиевых сталей 2-4 20

Цинк 22-40

Никель 2-12

Хром 0,1-0,9

Вор О, 1-0,5

Железо .О, 1-0, 9 25

Иедь Остальное

В качестве гранулиронанных вольфрамо-молибдено-ванадиевых сталей припой содержит стали, содержащие, мас. : 30

Первая сталь

Вольфрам 5„5-о,5

Молибден 9 В5

Ванадий 1 8-2,2

Хром 3,8-4,4

Углерод 0,8-0,9

Железо Остальное

Вторая сталь

Вольфрам 11,5-.12,5

Молибден 2,5-3,5 40

Ванадий 1,8-2,2

Хром 3,1-3,6

Кобальт 7,5-8,5

Углерод 0,8-0,9

Железо Остальное 45

Цинк, вводимый в легкоплавкую часть припоя в виде порошка, образует в результате плавления еС -твердый раствор цинка в.меди. Цинк повышает прочность и пластйчность паяного соединения. При содержании цинка в припое более 40Х припой теряет пластичность и прочность, а при содержании цинка в припое менее 22Х ухудшается смачивание и растекание.

Добавки никеля оказывают упроч:няющее действие на паяный шов, улучшают технологические свойства припоя — смачинание и растекание. Оптимальное содержание пикеля н припое

2-12%. Содержание его менее 2% не оказывает существенного влияния на свойства припоя и паяного соединения, а содержание вьппе 12% поньппает температуру планления легкоплавкой состав» ляющей.

Хром, легируя oL -твердый раствор цинка н меди, упрочняет его структуру. Содержание его более 0,9Х и шне ухудшает свойства из-эа образования тугопланкого окисла, препятствующего растеканию. Бор, вводимый н количестве 0,1-0,5%, работает как раскислитель и повышает прочность. Образующийся н процессе нагрева окисел В Оз растворяется но флюсе, повышая склонность флюса к растворению окислов.

При содержании бора 0,1 он полностью переходит, окисляясь при нагреве, но флюс, а при содержании бора более 0,5% в припое увеличивается его склонность к растворению основного металла, что приводит к охрупчиванию паяного соединения. Так, железо при содержании его менее 0,1% не увеличивает прочность паяного соединения, при содержании железа более 0,9% saметно повьппается температура плавления легкоплавкой состанляющей припоя-матрицы.

В качестве тугоплавкой составляющей припоя используется смесь двух гранулированных вольфрамо-молибденонанадиевых сталей ледебуритного класса марок Р6М5Ф и Р12МЗК8Ф. Гранулированные частицы сферической формы этих сталей, имеющие температуру планления на 270-350 С вьппе температуры плавления легкоплавкой составляющей, не расплавляются в процессе пайки, а лишь, смачиваясь легкоплавкой частью припоя-матрицы, армируя ее, образуют при кристаллизации упрочненный каркас, позволяющий повысить динамическую прочность паяного соединения и стойкость паяного инструмента в процессе эксплуатации при повышенных температурах (400-600 С).

Паяный шон увеличенной толщины в большей степени, чем тонкий, компенсирует разность в коэффициентах линейного расширения стали и твердого сплава при нагреве и охлаждении после пайки, что приводит к уменьшению остаточных паяльных напряжений в твердом сплаве. Содержание тугоплавТаблица 1

Содержачие компонентов припоя в опытных составах, мас.Х

Компоненты припоя

2 3 4 5 6 7

Смесь двух гранулированных сталей

Р6М5 и Р12МЗ, взятых в соотношении

1:1

12,0

4,0 50

1,2 2,0 3,0

0 5

55,0

15,0 22,0 3,0 40,0 45,0

2 0 2,0 7,0 10 0 1.0,0

5,0

Цинк

14,0

1,5

Никель

0,05

0,2 0,1

0,7 0,9 0,5

0,9 0 5 0,3

1,2 0,9 0,5

1,2

Хром

0,02

0,1 0,1

1,0

Бор

0,1

0,1 0,1

Железо

79,0 71,7 85,7 45,6 39,7

18,83

89,3

Медь

Таблица 2

Ударно-абразивный износ инструмента от общего веса, мас.Х

Стойкость

Температура плавлео ния, С

Краевой угол (9 ),град

Состав

Динамическая прочность, кДк/мм ударный изгиб инструмента,мин

0,38

140

1070

0,29

480

1050

8,9

0,04

740

1020

12,2

13152 кой части менее 2Х не способствует повышению стойкости инструмента в процессе его работы, а также динамической прочности паяного соединения, а содержание более 4Х нецопустимо раэветвляет и увеличивает систему капилляров, не успевающую смачиваться легкоплавкой составляющей припоя в процессе пайки, что приводит к снижению динамической прочности паяного соединения, ухудшению паяльных свойств композиционного припоя.

Оптимальным является введение в припой смеси двух гранулированных 15 быстрорекущих сталей, взятых в соотношении 1:1, так как пределы старения и красностойкости этих сталей о различаются на 80-100 С, т.е. благо03

4 даря этому удается перекрыть диапазон температур при эксплуатации инструмента 200-600 С.

Припой приготовляется смешиванием шихтовых материалов — порошков.

В процессе приготовления шихты припоя для улучшения смачиваемости его и растения используют флюсы AH-ШТ2 и буры.

В табл.1 приведены гримеры исполнения данного композиционного припоя, а в табл.2 сведены результаты испытачий этих составов.

Пайка данным припоем на 18-20Х повышает стойкость, прочность и исключает разупрочнение припоя. Данный припой может быть использован для лайки резцов угольных комбайнов. б

Продолжение табл.2

ЮНИТ> ° МВ Ю Ю ЮНЦОВ ВВЭЮВЮФ

Краевой угол (9 ),град

МАМ тойкостъ иструмента,ми»

° вюь йвЕЕ емвюав еюФВЮВВ !

12,0

980

0,05

880

940

890

0,09

12,5

0,62

360

920

0,71

900

П р и и е ч а н и е: Стойкость инструмента определяют прн точении стали 40Х прн механической скорости резания 0,02 и/с.

Техред М.Моргентал Корректор M.Ïîëþ

Редактор С.Патруаева

Тираж 922 Подписное

Заказ 6301

Производственно"полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Состав

%ЮАНЮ М4ВВВ Ф ампера ура плавлеsN, С

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д, 4/5 ударно-абразивный износ инструмента от осего веса, мас.й