Паяльная паста для пайки и меднения стали и чугуна

 

Изобретение относится к пайке, в частности к составам паяльной пасты, применяемой для меднения и пайки деталей из стали и чугуна. Цель изобретения - снижение сегрегации пасты при хранении, повышение ее адгезионной активности и прочности паяных соединений. Паяльная паста имеет следующий состав, мас.%:основной карбонат меди 30-85

уксуснокислый никель 3-10

борфторат аммония 0,05-3,00

поверхностно-активное вещество 0,001-0,050

уротропин 0,05-0,30

связующее 5-15

вода остальное. Температура пайки пастой 1100°С, время выдержки 15-20 мин. Пайка и меднение осуществляются в восстановительной среде. Расслаивание пасты начинается через 13-15 сут. Адгезия пасты оценивается по 3 баллу, где отслаивание допускается до 35%. Прочность паяного соединения на срез &Tgr;<SB POS="POST">ср</SB>=441-470 МПа. Паста может быть приготовлена путем смешивания порошков ее компонентов. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1 I) (я)5 В 23 К 35/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4620819/31-27 (22) 19.12,88 (46) 15.12,90. Бюл. N- 46 (71) Научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов "Гипроцветметобработка" и Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов

"Гинцветмет" (72) Г.А.Григорьев, Н.С.Саркисян, И.И,Ильина, В.П.Панов, Е.Ф.Касьянова, С.Р.Гопин, В,В,Котов, Л.Г.Демьяшкина, Л.В.Кораванова, Ю.И.Березников и Л.П,Велицкий (53) 621.791.3 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 977130, кл. В 23 К 35/363, 1982. (54) ПАЯЛЬНАЯ ПАСТА ДЛЯ ПАЙКИ И МЕДНЕНИЯ СТАЛИ И ЧУГУНА (57) Изобретение относится к пайке, в частности к составам паяльной пасты, применяИзобретение относится к пайке, в част1 ности к составам паяльной пасты, применяемой для пайки и меднения деталей из стали и чугуна в восстановительной атмосфере, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в производстве теплообменной аппаратуры, автомобилестроении и т.д.

Целью изобретения является снижение сегрегации пасты при хранении, повышение ее адгезионной активности и прочности паяных соединений.

Паяльная паста имеет следующий состав, мас.%:

Основной карбонат меди 30 — 85

Уксуснокислый никель емой для меднения и пайки деталей из стали и чугуна, Цель изобретения — снижение сегрегации пасты при хранении, повышение ее адгезионной активности и прочности паяных соединений. Паяльная паста имеет следующий состав, мас.7;: основной карбонат меди 30 — 85; уксуснокислый никель 3 — 10; борфторат аммония 0,05 — 3,00; поверхностно-активное вещество 0,001-0,050; уротропин

0,05 — 0,30; связующее 5 — 15; вода остальное.

Температура пайки пастой 1 100 С, время выдержки 15 — 20 мин. Пайка и меднение осуществляются в восстановительной среде.

Расслаивание пасты начинается через 13—

15 сут. Адгезия пасты оценивается по 3 бал- ф лу, где отслаивание допускается до 35ь.

Прочность паяного соединения на срез z<Р=

=441-470 МПа. Паста может быть приготовлена путем смешивания порошков ее компонентов. 2 табл, (ацетат никеля) 3-10

Борфторат аммония 0,05 — 3,00

Уротропин 0,05 — 0,30

Поверхностно-активное вещество (ПАВ), 0,001 — 0,050

Связующее 5-15

Вода Остальное

При введении в паяльную пасту уксуснокислого никеля происходит его гидролиз с образованием уксусной кислоты

М(СНзСОО + Hzo-йю(ОН)(СНзСОО) +

+СНзСООН и дальнейшее ее взаимодействие с основным карбонатом меди Си СОз Cu(OH)z

СоСОз Cu(OH}z + 2СНзСОН-+2Со (OH) (СНЗСОО)+ CGzt+ Н20

1613284 с выделением углекислого газа.

Диффузия уксусной кислоты внутрь микрочастиц основного карбоната меди и дальнейшее химическое взаимодействие с микрокристаллами нарушает их компактную структуру, Происходящее при этом выделение углекислого газа также способствует дополнительному разрыхлению структуры. Все это создает условия перехода суспенэии в более устойчивое состояние взвеси, что снижает сегрегацию пасты.

Модифицированная более развитая поверхность карбоната меди приобретает и более развитую гидратную оболочку, которая предохраняет микрочастицы от слипания (коагуляции), приводящего к укрупнению частиц и увеличению их седимзнтации. Существующее между гидратированными частицами через гидратные оболочки взаимодействие приводит к гелеобразованию с соответствующим повышением адгезионной активности пасты, Таким образом, добавка ацетата никеля повышает адгезионную активность паяльной пасты и устойчивость покрытия во времени при полном ее высыхании на поверхности, что позволяет механизировать процесс подготовки под пайку и облегчает технологический процесс сборки и пайки.

Паяльная паста обеспечивает более высокую прочность паяных соединений, так как восстанавливаясь в восстановительной атмосфере и взаимодействуя с паяемым ма- териалом, образует медно-никелево-железный сплав с повышенной прочностью.

При применении пасты для меднения поверхностей изделия из стали повышение содержания борфтората аммония более

0,05 — 0.10 яеаяется не рацненааьным, так как паяльная паста с указанным содер>канием последнего достаточно активно и равномерным слоем меднит поверхность стали.

Увеличение содержания борфтората аммония в данном случае может привести к нежелательному повышению скорости растекаемости меди по поверхности и образованию натеков.

При пайке изделий сложной конфигурации с большим числом капиллярных соединений, исчисляемых сотнями и тысячами штук что имеет место в конструкциях теплообменников, активность пасты должна быть выше, В этом случае целесообразно борфторат аммония вводить в больших количествах (1-3%).

Содержание уротропина при наличии в составе пасты ацетата никеля может быть снижено да 0,05 — 0,30%, так как легкорастворимый ацетат никеля образует сильный раствор электролита, что способствует активиэацИи высаживания медного слоя, на паяемой стальной поверхности, повышается восстановительная способность пасты в зоне пайки и активность ее взаимодействия с

5 паяемой поверхностью. Учитывая положительное влияние уротропина, все же увеличение его содержания в пасте нецелесообразно.

Введение в состав паяльной пасты ос10 новного карбсгната меди менее 30% и уксуснокислого никеля менее 3 не обеспечивает удовлетворительной паяемости и меднения деталей из-за недостаточного количества вводимого в зону пайки

15 припоя.

При содержании основного карбоната меди и ацетата никеля более 85% и 10% соответственно паяльная паста имеет высокую вязкость и практически не может быть

20 нанесена на паяемые детали.

Введение в паяльную пасту ПАВ более

0,05 нецелесообразно из-эа высокого вспенивания и пузырения пасты при нанесении ее методом погружения на паяемые

25 конструкции сложной конфигурации с развитой поверхностью и большим числом паяемых соединений (до нескольких тысяч штук).

Пузырение пасты создает условия не30 равномерного и некачественного ее нанесения на паяемую поверхность.

Введение ПАВ менее 0,001 также не обеспечивает равномерного нанесения слоя пасты на поверхность паяемых иэде35 лий, которые в реальном процессе массового производства могут иметь следы минеральных жиров и технических смазок, При содержании связующего (глицерин или этиленгликоль) менее 5% снижается

40 вязкость смеси и повышается сегрегация" пасты. Повышение содержания связующего более 15% нецелесообразно иэ-за повышения стоимости пасты.

В табл, 1 приведены составы паяльных

45 паст.

В табл. 2 приведены результаты исследования свойств паяльных паст и паяных соединений на Ст10, Таким образом, предлагаемая паяльная

50 паста более длительный период остается однородной, она легче перемешивается и восстанавливается ее однородность.

Паяльная паста может быть приготовлена иэмельчением компонентов в порошок и

55 их смешиванием, Формула изобретения

Паяльная паста для пайки и меднения стали и чугуна, содержащая основной кар1613284 бонат меди, борфторат аммония, поверхностно-активное вещество, уротропин, связующее и воду, отличающаяся тем, что, с целью снижения сегрегации пасты при хранении, повышения ее адгезионной ак- 5 тивности и прочности паяных соединений, в ее состав введен уксуснокислый никель при следующем соотношении компонентов, мас, :

30-85

3 — 10

0,05 — 3,00

Основной карбонат меди

Уксуснокислый никель

Борфторат аммония

Поверхностно-активное вещество

Уротропин

Связующее

Вода

0,001 — 0,050

0,05-0,30

5 — 15

Остальное

Таблица 1

Со е жание в пасте мас. уксуснокислого никеля (а цетата никеля этиленгликоля (связующего) основного карбоната меди борфтората аммония

Паста уротрапина

Воды

ПАВ*

0,15

0,5

*ОП вЂ” 7, ОП вЂ” 10, Таблица 2 л прочности соединения тса, MÏà

Плоские образцы толщиной 2 мм; нахлестка 4 мм; температура пайки 1100 С; время выдержки15 — 20 мин; восстановительная среда.

Составитель Л.Абросимова

Техред М.Моргентал Корректор В,Гирняк

Редактор А.Ле>книна

Заказ 3856 Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Предлагаемая 1

3

4 . 5

7 Прототип

28

7G

11. 3

10

0,03

0,05

1,5

0,15

3,5

0,04

0,05

0,2

0,1

0,3

0,4

0,0007

0,001

0,03

0,005

0,05

0,06

16

Остальное

Остальное

Остальное

Остальное

Остальное

Остальное

Остальное

Остальное

Остальное

{по спаю) (по стали) (по стали) (по стали) (по стали) (по стали)

1ла стали)