Слоистый припой для пайки нержавеющей стали

 

Изобретение относится к пайке, в частности к составам слоистого припоя, применяемым при реакционной или диффузионной пайке нержавеющих сталей в вакууме. Цель изобретения - повышение температуры распайки и жаростойкости паяного соединения . Слоистый припой состоит из двух слоев никельфосфорного сплава, между которыми размещён слой хрома, при следующем соотношении слоев от общей толщины слоистого припоя: NiP 0,40-0,45: Сг 0,1-0,2; NiP 0,4-0,45.Припой можно наносить послойно на паяемую поверхность. Пайку покрытых поверхностей производят в вакуумной печи при 1030-1040°С. Температура распайки составляет 1180-1200°С. Термостойкость по циклу 50-700-50-700°С соответствует значениям 220-340 циклов. Окалина после термоциклирования отсутствует. Прочность паяного соединения равна 670-730 МПа. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s В 23 К35/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

IM

С: (21) 4603629/27 (22) 20.06.88 (46) 07.01.91. Б юл. №1 (71) Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева (72) В.А.Барвинок,П,А.Бордаков,О,В.Куприн,В,И.Любимов,Д,В,Самородов и В,В.Ващенко (53) 621.791.3(088.8) (56) Патент Японии №57 — 165196,.кл.В 23 К

35/02, 35/30, 06.04.81.

Патент Японии ¹56-50521, кл.В 23 К

35!02, 35/30, 12.10,80. (54) СЛОИСТЫЙ ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ (57) Изобретение относится к пайке, в частности к составам слоистого припоя, применяе- мым при реакционной или диффузионной

Изобретение относится к области пайки, в частности, к составам слоистого припоя, применяемым при реакционной или диффузионной пайке нержавеющих сталей в вакууме, Целью изобретения является повышение температуры распайки и жаростойкости паяного соединения.

Слоистый припой состоит из двух слоев никельфосфорного сплава, между которыми размещен слой хрома, при следующем соотношении слоев от общей толщины слоистого припоя:

%Р 0,40- 0,45;

Cr 0,20- 0,10;

NIP 0,40 - 0,45.

Слоистая структура припоя позволяет наносить его способом плакирования послойно, что обеспечивает контакт элемен. Ж 1618555 А1 пайке нержавеющих сталей в вакууме, Цель изобретения — повышение температуры распайки и жаростойкости паяного соединения. Слоистый припой состоит из двух слоев никельфосфорного сплава, между которыми размещен слой хрома, при следующем соот. ношении слоев от общей толщины слоистого припоя; NiP 0,40-0,45; Cr 0,1-0,2; NiP

0,4-0,45.Припой можно наносить послойно на паяемую поверхность. Пайку покрытых поверхностей производят в вакуумной печи при 1030-1040 С. Температура распайки составляет 1180-1200 С. Термостойкость по циклу 50-700-50-700 С соответствует значениям 220-340 циклов, Окалина после термоциклирования отсутствует. Прочность паяного соединения равна 670-730 Л1Па.

1 табл. тов, составляющих его, по значительной площади, а содержание в нем элементов в чистом виде способствует активному проте- (,Ь канию металлохимических реакций с выделением значительных количеств тепла, что QQ снижает температуру пайки. Наличие в по- (Л крытии - припое для пайки хрома значительно увеличивает стойкость паяных соединений в агрессивных средах. Хром служит ингибитором межкристаллитной коррозии и одновременно повышает температуру распайки шва.

aweek

Получение слоистого припоя для пайки происходит следующим образом (s случае нанесения его послойно на паяемый материал), Поверхности, подлежащие соединению пайкой, обезжиривают химическим способом, включающим также промывку и хими1618555

15 ческое активирование, после повторной промывки и сушки производят электрохи мическое оса>кдение в ванне с раствором, содержащим К!С!2, NaHP0z и СНзС02Ка при повышенной температуре, Осаждение производят до получения требуемой толщины покрытий, Затем на покрытие NIP методом ионна-плазменного напыления наносят слой хрома, После этого на покрытие хрома вновь электрохимическим оса>кдением наносят NiP. Получаемое слоистое покрытие — припой имеет высокую адгезию к поверхности (не растрескивается и не от слаивается при перегибах +15 ). Температурный диапазон пайки в зависимости от

:колебаний состава лежит в пределах 9801030 С, температура |распайки 11801200 С.

Если производится соединение тонкостенных деталей (типа оболочек или элементов пластинчатых ..еплообменников), то достаточно покрыть одну из паяемых деталей, если же детали массивны и возможно неполное прилегание паяэмых поверхностей, то покрываюг обе паяемые поверхности для получения большего количества жидкой фазы и равномерного заполнения зазора.

Соотношение толщин слоев припоя определяет процентнь|й состав компонентов

К!,Ри Cr, При использовании слоистого припоя, нанесенного на паяемые металлы, оптимальное соотношение тол щин слоев составляет 0,4NiP, 0,2Cr, 0,4NIP. Увеличение содержания фосфора в покрытии выше 1820 мас.% ведбт к росту хрупкости шва и сни>кению температуры распайки соединения, снижение количества фосфора ниже 6-8 мас.% приводит к рос у нижнего предела диапазона пайки и ухудшает структуру основного материала в зоне паяного шва.

Увеличение содержания (рост толщины слоя) Cr в покрытии выше 18-20 мас,% ведбт к повышению температуры плавления эвтектики и увеличивает холодную хрупкость шва, а снижение содер>кания Сг ниже 5 мас.% не обеспечивает требуемой защиты от коррозии и незначительно увеличивает температуру распайки шва, Пайке подвергали обра ы типа пластинчатых теплообменников из стали типа

ЭИ 435, Паяемые поверхности предварительно обезжиривали химическим способом в течение 20 мин при 80 С в растворе, содержащем г/л: КаОН 15; КарСОэ 35;

Ка„P04 12 Н20 35: синтанол ДС вЂ” 10 5, затем производили промывку водой, злектрохимическую (на катоде активирование в

50 растворе Н2504 50г/л ),промывку в воде и сушку, После этого осуществляли электрохимическое охлаждение в ванне с раствором, содержащим, г/л:

К!С!2 6 Н20 . - 20;

NaHzP0z Н20 15;

СНЗСО2Ка 15, при 90 С производили осаждение NiP до толщины покрытия 15 мкм с содержанием фосфора до 8-12 мас.%.

После этого пластины с покрытием помещали в установку типа "Була " ионноплазменного напыления, где производили напыление хрома толщиной до 5 мкм, Далее на покрытие хрома вновь наносили NiP указанным способом толщиной, равной толщине первого слоя NiP. Покрытые слоистым NIP-Cr-NiP припоем образцы иэ стали ЭИ 435 паяли при 1030 С. Образцы показали термическую стойкость(при режиме термоциклирования) в 1,3 раза выше и коррозионную стойкость в 1,8-2 раза выше, чем образцы из такого же материала, паяные через фольгу Ni, покрытую Р. Механическая прочность на разрыв паяных соединений по сравнению с фольгой NiP припоя практически не изменилась, Составы слоистого припоя и свойства паяного соединения приведены в таблице.

Наличие равных по толщине прослоек

К!Р, между которыми размещается Сг, способствует активному протеканию легирования при расплавлении NiP эвтектики и получению равновесного по состоянию расплава припоя.

Термоциклирование паяных соединений производили по циклу 50-700-50 — 700 С, нагрев производили за 3 мин, охлаждение сжатым воздухом за 1,2 мин.

Использование предлагаемого припоя позволяет повысить стойкость паяных соединений,против межкристаллитной коррозии в агрессивных средах за счбт присутствия хрома, выступающего ингибитором, увеличить температуру распайки шва, упростить сборку в приспособлениях сложных пространственных узлов эа счбт возможности нанесения припоя послойно на паяемый металл, повысить стойкость паяного шва при работе в режиме термоциклирования за счбт улучшения структуры (измельчение зерна в зоне шва).

Формула изобретения

Слоистый припой для пайки нержавеющей стали, включающий слой никельфосфорного сплава, о тл ич а ю щи и с я тем, 1618555 фосфорного сплава, причем толщина слоев находится в соотношении NIP 0,4-0,45, Cr 0,2-0,1, NiP 0,4-0,45 от общей толщины слоистого припоя.

5 что с целью повышения температуры распайки и жаростойкости паяного соединения, он дополнительно содержит слой хрома, размещенный между слоями никельТемпература распайки, С

Соотношение толщин и слоев

Температура пайки, С

Наличие окалины после термоциклирования

Состав

Сг NiP

NiP

60-70

1000 — 1040

1120-1150

Отсутствует

250—

300

0.40, 0,2 0,4

980 — 1010

1100 †11

67 — 70

Наблюдаются следы окалины

330340

0,1 045

0,45

1000-1030

70-73

1130 — 1150

300—

320

Отсутствует

0,42

0,16 0 42

1050 †11

1140-1180

220270

70-75

0,3 0,35

0,35

60-70

950 †10

1050 — 1100

200250

Наличие окалины

0,04 0,48

0,48

Составитель Л. Абросимова

Редактор О,Юрковецкая Техред Э.Цаплюк Корректор Л.Алексеенко

Заказ 59/91 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Термостойкость при циклировании, число циклов

Прочность на разрыв, кг/мм