Припой для пайки поликристаллов на основе кубического нитрида бора

 

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, используемого при изготовлении сверл из поликристаллов на основе кубического нитрида бора методом пайки. Цель изобретения - улучшение качества пайки путем предотвращения образования трещин в поликристаллах. Припой имеет следующий состав, мас.%: титан 5- 10; медь 20-45; турбостратный нитрид бора 0,1-1,0; серебро - остальное. Пайка осуществляется в вакууме мм рт, ст., выдержка 1 мин при температуре 950- 880°С. Использование припоя позволяет увеличить выход годных заготовок сверл. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 23 К 35/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ. ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4810607/08 (22) 04,04.90 (46) 15.04.92. Бюл. N. 14 (71) Научно-производственное объединение по абразивам и шлифованию (72) М,С,Друй, В.И,Сорокина, И.Р,Ялышев, В,А.Скурихин, В.А. Смирнов, П.В. Скударнов и B.Ê.Èëüêîâ (53) 621.791.3(088.8) (56) Заявка Японии М 58-11389, кл. В 23 К 35/30, 1985..

Заявка Франции N 2592876, кл. С 04 В 37/02, 17.07.87. (54) ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, и используется при изготовлении сверл из поликристаллов на основе кубического нитрида бора (КНБ) методом пайки.

Известны более прочные и эластичные адгезионно-активные припои на основе серебра.

Такие припои обеспечивают достаточную прочность пайки, но при их использовании также возникают трещины и сверхтвердом материале, основная причина которых — разница коэффициентов линейного расширения стали корпуса и CTM.

Известен припой, имеющий состав, об. : медь 35-50; серебро 15-50; титан 10-.

15. В переводе на мас,%: серебро 15-52; титан 5.0 — 7,5;медь остальное.

„„Я „„1726182 А1 (57) Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, используемого при изготовлении сверл из поликристаллов на основе кубического нитрида бора методом пайки. Цель изобретения — улучшение качества пайки путем предотвращения образования трещин в поликристаллах. Припой имеет следующий состав, мас.%: титан 510; медь 20 — 45; турбостратный нитрид бора

0,1 — 1,0; серебро — остальное. Пайка осуществляется в вакууме 10 мм рт, ст., выдержка 1 мин при температуре 950—

880 С. Использование припоя позволяет увеличить выход годных заготовок сверл.

1 табл.

Однако этот припой, как и другие, после пайки имеет неоднородность состава, вызванную реакцией взаимодействия адгезионно-активного компонента припоя титана с КНБ; 3Ti+ 2BN «Ti82+ 2TiN. В результате этой реакции на границе контакта поликристалла с припоем образуется слой из диборида и нитрида титана, резко отличающийся по физико-механическим свойствам (хрупкость, коэффициент расширения и т.д.) от припоя. Вследствие большего атомного радиуса серебра по сравнению с медью при применении сплавов на основе серебра интенсивность эффекта Киркендалла-Френкеля (ширина хрупкого слоя новообразований) больше обычного, что ведет к появлению трещин.

1726182

Целью изобретения является улучшение качества пайки путем предотвращения образования трещин в поликристаллах, Поставленная цель достигается тем, что в состав указанного припоя дополнительно вводят графитоподобный нитрид бора с частично разупорядоченной структурой — турбостратной (THE) с индексом графитации

10 3 при следующем соотношении компонентов, мас,7; титан 5,0 — 10,0; медь 20 — 45; турбостратный нитрид бора 0,1-1,0; серебро остальное.

ТНБ является новой модификацией гексогонального нитрида бора (ТУ

2,036,0222227,156-88) и отличается разупорядоченной по оси С структурой и субмикронным размером зерна, THE при самой короткой экспозиции (менее 1 мин) при пайке успевает прореагировать с титаном припоя по приведенной реакции, в результате чего слой припоя равномерно насыщается мелкодисперсными частицами диборида и нитрида титана, идентичными по составу приконтактному слою с поликристаллом.

Это делает припой изоморфно совместимым с приконтактным слоем, что уменьшает напряжения, возникающие из-за разницы в

КТР стали и поликристалла, Короткая экспозиция является необходимым условием качественной пайки для предотвращения черезмерной величины слоя новообразований на контакте припоя с поликристаллом. Поэтому использование вместо ТНБ обычного гексагонального нитрида бора с индексом графитации порядка

2,0 или тем более кубического нитрида бора нецелесообразно из-за длительности реакции их разложения титаном,.

Кроме того, предлагаемый припой отличается от известного увеличенным содержанием серебра для повышения его прочности.

Предлагаемый состав и рипоя отличается от известного введением нового компонента; графитоподобного нитрида бора с частично разупорядочен ной структурой— турбостратной с индексом графитации 10"3.

Серебро — основной компонент припоя, определяющий его физико-механические свойства. При содержании его вне пределов, заявляемых в формуле изобретения, резко возрастает тугоплавкость припоя, что недопустимо при пайке CTM. Кроме того, при более низком содержании серебра припой теряет прочностные свойства, 40

50 изобретения позволяет повысить выход годных заготовок сверл на 71-114 . .Формула изобретения

Припой для пайки поликристаллов на основе кубического нитрида бора, содержащий серебро, медь и титан, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения качества пайки путем предотвращения образования трещин в лоликристаллах, он дополнительно содержит турбостратный нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мас. 7ь:

Титан 5 — 10

Медь 20 — 45

Турбостратный нитрид бора

Серебро

0,1 — 1,0

Остальное

При содержании титана менее 5 мас.Я, ухудшается смачивание поликристаллов на основе КНБ, при содержании более 10 мас. $ излишне увеличивается ширина пфи5 контактной зоны. При содержании турбостратного нитрида бора менее 0,1 мас. эффекта от его присутствия нет, при содержании более 1,0 мас, припой охрупчивается из-за большого количества

10 новообразований.

Медь — регулятор температуры плавления припоя, При его содержании более 45 мас.% припой теряет прочность, уменьшение содержания ниже 20 мас.7 повышает

15 температуру пайки.

Пример. Порошки компонентов припоя смешивают и увлажняют клея щим веществом, так называемым "биндером".

Полученную массу наносят тонким слоем

20 (0,2 — 0,3 мм) на торцовую поверхность стального корпуса (ст. Р6 М5) диаметром 3,0 мм и длиной 100 мм. Сверху приклеивают торцом поликристалл эльбора PM. Затем производится пайка в вакуумных печах (вакуум не

25 менее 10 мм рт.ст., выдержка при температуре пайки «<1 мин, температуры пайки приведены в таблице).

Во время пайки припой расплавляется, гомогенизируется и скрепляет при остыва30 нии паяемые материалы. Полученные заготовки сверл подвергают алмазному круглому шлифованию (по поликристаллам до размера 3.2 мм) и инструментальному контролю на наличие трещин в припое и

35 поликристаллах эльбора PM.

В таблице приведены данные влияния состава припоя на выход годных заготовок сверл, Из таблицы следует, что использование

1726182

Составитель М. Друй

Техред М. Моргентал

Корректор Т. Палий

Редактор Е. Копча

Заказ 1232 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного 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