Припой для пайки металлов
Изобретение относится к пайке, в частности к составам припоя для пайки изделий из нержавеющей стали, никеля, латуни и некоторых других никельсодержащих сплавов. Цель изобретения - повышение пластичности припоя и прочности паяного соединения. Припой имеет следующий состав, мас. % : свинец 5,2-20 медь 3,2-7 сурьма 0,002-2 титан или цирконий 0,01-0,8 цинк остальное. Пайка осуществляется при температуре 550°С с флюсом N 284 с нагревом на ТВЧ. Прочность паяного соединения равна 170-220 МПа. Припой может изготавливаться в виде литых прутков, лент, порошков, паст и в виде проволоки, получаемой методом термоэкструзии. Проволока припоя 2 мм выдерживает от трех до шести гибов, при этом относительное удлинение равно 12-25%. Прочность проволоки на разрыв σ<SB POS="POST">в</SB> имеет значения 190-310 МПа. Высота растекшейся капли навески припоя после выдержки 3 мин в печи при 550°С равна 0,2-0,6 мм, что говорит о хорошей растекаемости припоя. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 35/28
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ т (21) 4665115/31-27 (22) 22.02.89 (46) 07.12.90. Бюл, ¹ 45 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) В.Ф.Хорунов, Э.Н.Дорофеева, Л.П»Левадный, В.Г.Самойленко, П.А.Косенко, Ю;Н,Удовиченко и А.С.Котельчук (53) 621.791.3 (088.8) (56) Патент CLUA ¹ 4451441, кл, В 23 К 35/28, 29.05.84. (54) ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к пайке, в частности к составам припоя для пайки иэделий из нержавеющей стали, никеля, латуни и некоторых других некельсодержащих сплавов; Цель изобретения — повышение пластичности припоя и прочности паяного соединения. Припой имеет следующий соИзобретение относится к пайке, в частности к составу припоя для пайки изделий из нержавеющей стали, никеля, латуни и некоторых других никельсодержащих сплавов в области температур 450-600 С.
Цель изобретения — повышение пластичности припоя и прочности паяного соединения.
Припой имеет следующий состав, мас %
Свинец 5,2-20
Медь 3,2-7
Сурьма 0,002-1
Титан или цирконий 0,01-0,08
Цинк Остальное
Цинк был выбран в качестве основы с целью разработки припоя для пайки сталей, никеля и медных сплавов с цинком и никелем, учитывая, что двойные диаграммы состояний с ним этих элементов имеют общий
„„. Ы„, 1611663 А1 став, мас%: свинец 5,2-20; медь 3,2 — 7; сурьма 0,002 — 1; титан или цирконий 0,01-0,8; цинк остальное. Пайка осуществляется при температуре 550 С с флюсом № 284 с нагревом на ТВЧ. Прочность паяного соединения равна 170 — 220 МПа, Припой может изготавливаться в виде прутков, лент, порошков, паст и в виде проволоки, получаемой методом термозкструзии, Проволока припоя gl 2 мм выдерживает от трех до шести гибов, при этом относительное удлинение равно 1225%. Прочность проволоки на разрыв о, имеет значение 190-310 МПа. Высота растекшейся капли навески припоя после выдержки 3 мин в печи при 550 С равна 0,2-0,6 мм, что говорит о хорошей растекаемости прпоя. 1 табл. характер. Железо. никель и мЕдь незначительно растворимы в цинке, но образуют широкую область твердых растворов на своей основе и ряд промежуточных интерметаллидных фаз. С одной стороны это обеспечивает взаимодействие цинковых сплавов с подложкой, а с другой создает предпосылки для формирования хрупкой интерметаллидной пограничной фазы. К недостаткам цинка следует отнести его крупнозернистость, низкие прочность и пластичность. Исследования микроструктур легированных цинковых сплавов показывают, что медь выделяется в сильно обогащенную ею дендритную фазу, представляющую собой твердый раствор переменного соста" ва, содержащий до 12% меди. Введение ее более 6% повышает температуру ликвидуса до 600 С и выше, счижая растекаемость и затекание припоя B зазор, Наличие в сплаве меди приводит к некоторому повышению прочностных и пластических свойств припоя, несмотря на небольшое измельчение зерна. Однако дополнительное легирование цинковых сплавов элементами, растворяющимися в меди или образующими с ней эвтектику, например сурьмой и титаном, позволяет увеличить ее содержание в сплаве до7% без ухудшения растекания. Введение меди в состав цинковых припоев менее
3,5% не вызывает заметного улучшения пластических и прочностных характеристик, Присадка титана или циркония в количествах 0,01-0,08% позволяет радикально измельчить цинковый сплав формированием стержневидной эвтектики в цинковой фазе микроструктуры, состав которой колеблется в пределах 1,2-1,5% титана или циркония.
Поскольку медь с титаном и цирконием также образует эвтектику, то последние несколько измельчают и дендриты, обогащенные медью, В случае содержания в сплаве менее 0,01% титана или циркония количество эвтектической составляющей очень мало, и она располагается по границам зерен редкими островками, не вызывая упрочнения или увеличения пластичности сплава. Наличие в сплаве более 0,8% титана или циркония приводит к его охрупчиванию.
Свинец вводится в припой как пластификатор. Пластичная свинцовая фаза в процессе кристаллизации припоя выделяется по границам кристаллитов, а также в виде отдельных округлых формирований, принимая на себя механические нагрузки, Сплав со свинцом пластичен как в литом состоянии, так и после прокатки или изготовления в виде проволоки. При наличии в сплаве менее 5,2% свинца пластические свойства припоя не высоки, проволока диаметром
2 мм может претерпеть лишь один загиб на
180 и при разгибании разрушается. В процессе термоэкструзии при изготовлении такой проволоки усилие прессования достигает 175 кг, Это связано с тем, что свинцовой фазы в сплаве формируется мало и ее не хватает на окантовку зерен. С увеличением количества свинца пластические свойства сплава улучшаются вплоть до содержания его 20%, а усилие прессования падает до 100-140 кг. Дальнейшее повышение содержания свинца в прйпое не приводит к росту технологических характеристик и даже начинает наблюдаться ухудшение растекания припоя, Возможно, что большое количество свинцовой фазы затрудняет вза5
20 поя, а введение ее более 1% приводит к его . охрупчиванию. Это вызвано тем, что в литом
55 имодействие цинкового расплава с подложкой.
Сурьма является эффективным депрессантом в медных сплавах, Она не только понижает температуру плавления медных сплавов, но и улучшает их растекание по стали. Таким образом удается понизить температуру ликвидуса припоя за счет введения сурьмы в фазу, богатую медью. Однако при выплавке сплава надо учесть, что сурьма хорошо растворима в свинце и образует с ним эвтектику легче, чем с медью. Поэтому вводить ее в цинковый припой необходимо в виде готовой лигатуры медь — сурьма. Затем в расплав вводится свинец. При этом часть сурьмы попадает в свинцовую фазу и упрочняет ее.
Наличие в припое менее 0,002% сурьмы не влияет на технологические свойства присостоянии сплавы свинец — сурьма пластич- ны при содержании 5% сурьмы, а медь— сурьма — при содержании до 10% сурьмы. В остальных компонентах припоя сурьма растворяется слабо. Поэтому даже при перераспределении сурьмы в припое в процессе выплавки обе фазы остаются пластичными.
Припой легко выплавляется, обладает хорошей формозаполняемостью, пластичен в литом состоянии. Он может изготавливаться в виде литых прутков, лент, порошков, паст и в виде проволоки, получаемой методами термоэкструзии. В виде паст припой может применяться в смеси с порошковы- . ми наполнителями. Использование любого сортамента припоя гарантирует его хорошее затекание в капиллярные зазоры. Для пайки нержавеющей стали, никеля, медных и никелевых сплавов можно использовать стандартный флюс М 284.
С использованием ТВЧ-нагрева, а также в электрической печи были запаяны образцы размерами 120х15х1 мм с величиной нахлестки 1 — 1,5 мм. Для пайки были выбраны образцы из стали Х18Н10Т, Температура пайки составляла 470-490 и 550 С.
В таблице представлены примеры выполнения припоя и данные механических испытаний соединений. Приведены некоторые характеристики припойной проволоки диаметром 2 мм, полученной методом тер-. моэкструзии с нагревом до 240 С.
Формула изобретения
Припой для пайки металлов, содержаший свинец, медь, титан или цирконий, цинк, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности припоя и прочности паяного соединения, он дополнительно
1611663
Сурьма 0,002-1,0
Титан или цирконий 0,01-0,8
Цинк Остальное содержит сурьму при следующем соотношении компонентов, мас. :
Свинец 5.2-20.0
Медь 3.2-7,0 технологические характеристики припойной проволоки 2 мы .
Пример Содержание компонентов. мас. ф
Прочность пвлного соединенил на разрыв. кгlмм при твмпвратурв папки, в С рь 86
Количество грибов а,кг/
Си
550
470-490 Высоте растекшейсл капли навески припое после выдержки 3 мин в печи при 550 С.
Составитель Л. Абросимова
Редактор Л. Зайцева Техред ММоргентал Корректор Т. Палий
Заказ 3799
ВНИИПИ Гос а т
Тираж 647 . . Подписное ударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
2
4 . 5 .6
9
70 495
86,499
71.2
91288 90,17
83,93
74.39
82.498
85,3
76.4
78.99
7.5
3,5
4,8
5.5
5,3
5.4
5.2
5;5, 1О
12
18
1Ë
О.ОО1
0,00
0.002
О.О1
0.05
0.1
О 002
0.2
0.5
О.О1
0 005
0.8
О.01
0.02
0.02
О.О1.
0,5
0,2
0.1
0.6
7 17
17
17
22
19
7
17
17
17
t9
19
19
18
1
3
3 с 4
4
5 3
7
30 26
19
19
27
31
8
12
12
11
23
25, 12
12
07
1,9 .
0,2
0,25
0.65
0,3
0.2
0.6
