Паяльная паста
Использование: в машиностроении, приборостроении и других отраслях при изготовлении паяных конструкций с применением паяльных паст и композиционных припоев. Паяльная паста содержит в следующем соотношении, мас.%: металлический порошок 23,0-86,0; ацетилацетонат легирующего металла 0,06-20,5; хлористый метилен 6,0-48,0; органическое связующее вещество остальное. 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 35/24
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4887717/08 (22) 05.12,90 (46) 30.08.92. Бюл. № 32 (71) Филиал по металлургии "УНИО-Металл" (72) А.E. Шапиро, А.З. Рубежов, А.А, Безрукова, Г.Я, Кержнер, В.К, Струнец и А.П, Пугач (56) Авторское свидетельство СССР
N 659327, кл, В 23 К 35/24, 1979.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1581528, кл, В 23 К 35/24, 1990.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1590290, кл. В 23 К 35/24, 1990.
Изобретение относится к пайке металлических и керамических материалов и может быть использовано в машиностоении, приборостроении и других отраслях при изготовлении паяных соединений с применением паяльных паст и композиционных припоев.
Известна паяльная паста, содержащая железный металлический порошок, органическое связующее вещество и медный порошок в качестве легирующего компонента.
Однако пэяные швы, полученные с использованием этой пасты, имеют значительную пористость.
Известна также паста для высокотемпе- . ратурной пайки сталей, содержащая металлический порошок, органическое связующее вещество и легирующий компонент —.ацетилацетонэт меди.
Недостатком этой пасты является неравномерное распределение легирующего
„„5U„„1757829 А1 (54) ПАЯЛЬНАЯ ПАСТА (57) Использование: в машиностроении, приборостроении и других отраслях при изготовлении паяных конструкций с применением паяльных паст и композиционных припоев, Паяльная паста содержит в следующем соотношении, мас. ; металлический порошок 23,0-86,0; ацетилацетонат легирующего металла 0,06-20,5; хлористый метилен 6,0 — 48,0; органическое связующее вещество остальное. 2 табл. компонента в ее объеме при изготовлении и хранении в результате седиментэционного процесса расслоения при больших концентрациях (до 16=,ь) ацетилацетоната меди, Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является паяльная паста с легирующим компонентом ацетилацетонатом хрома, содержащая. мас. (,:
Ацетилацетонат хрома 0,06-0,8
Металлический порошок 64,0-86,0
Органическое связующее Остальное
Недостатки этой пасты следующие: неравномерное распределение в объеме пасты легирующего компонента при его малых концентрациях, в результате чего порции пасты, нанесенной даже из одного шприца на разные детали, отличаются одна от другой по составу: невозможность повышения концентрации хрома в пасте. поскольку при неравно1757829 мерном распределении ацетилацетоната локальное выделение хрома в паяном шве бывает избыточным.
Таким образом. основным технологическим недостатком данных выше аналогов и прототипа является неравномерное распределение в объеме пасты легирующего компонента независимо от его концентрации.
Целью изобретения является обеспечение равномерного распределения легирующего компонента в объеме пасты.
Это достигается тем. что паяльная паста с легирующим компонентом, содержащая металлический порошок, органическое связующее вещество и ацетилацетонат легирующего металла, дополнительно содержит хлористый метилен при следующем соотношении компонентов, мас. :
Металлический порошок 23;0 — 86,0
Ацетилацетонат легирующего металла 0,06-20,5
Хлористый метилен 6,0-48,0
Органическое связующее вещество Остальное
Сущность изобретения. заключается в том, что хлористый метилен, взятый в определенном количестве, полностью растворяет ацетилацетонаты, легирующих металлов (например меди, хрома, железа, никеля и .др.) и образует однородную смесь с растворами винильных полимеров, традиционно используемых в качестве связующих веществ в паяльных пастах. Раствор легирующего компонента равномерно распределяется как в связующем, так и во всем объеме пасты в целом. При нагреве под пайку легирующий металл выделяется из раствора хлористого метилена в результате пиролиза. Поскольку концентрация этого раствора в объеме пасты везде одинакова, то и концентрация легирующего компонента будет везде одинакова..
Это дает возможность существенно увеличить относительное количество легирующего компонента в паяльной пасте, а также легировать разбавленные жидкотекучие пасты, не боясь их расслоения;
Поскольку выделение легирующего металла из раствора ацетилацетоната в хлористом метилене происходит равномерно во всем объеме пасты, помещенной в паяльный зазор, то равномерно легируется и припой, занимающий место связующего после плавления и заполнения зазора.
Предельные значения концентрации компонентов пасты были установлены экспериментально.
При содержании хлористого метилена менее 6 и легирующего компонента (аце10 тилацетоната) менее 0,06 не удалось получить равномерного распределения концен-. тра ции легирующего металла в
170-граммовой порции пасты, заправляемой в шприц-пистолет, а также в 1200-граммовом объеме, предназначенном для хранения в цеховых условиях.
При содержании хлористого метилена более487 . не удается сохранить стабильной вязкости пасты, так как его летучес,ь выше, чем традиционных растворителей (ацетона, толуола и пр.}.
При содержании ацетилацетоната металла более 20,5 не получается однородного раствора.
15 При содержании металлического порошка мене 237 паста теряет технологическую стабильность — расслаивается. При . содержании металлического порош ка более
867; паста становится слишком вязкой и не заполняет паяльные зазоры, 20 Пример ы. Для экспериментальной проверки предлагаемого состава были приготовлены и испытаны 14 паяльных паст, 9 из которых (3-10, 12 и 13) показали наилучшие результаты (табл.1). В качестве связую25 щего в пастах использовали раствор поливинилбутираля в смеси ацетона с толу-. олом и бутилацетатом, а также раствор полиакрилатного сополимера марки ТБМ-60 в ацетоне, в качестве металлического порош30 ка — смеси порошков меди марки ПМА с порошком карбонильного железа по ГОСТ
13610 — 79 или никеля марки ПНЭ, В качестве легирующего компонента использовали ацетилацетонатй меди, хрома и железа.
35 Технология приготовления паст, содержащих хлорметиленовые растворы легирующих компонентов, представляет собой
"ноу — хау".
Приготовленные составы паяльных
40 паст, указанные в табл. 1, размещали в стеклянных герметичных банках емкостью по
1200 r. Контроль состава этих паст производили после их хранения в течение 3 сут.
Контролировали порции по 35-40 г, взятые
45 из верхней, средней и донной частей банок.
Другая часть пасты контролировалась непосредственно в условиях технологического процесса нанесения на паяемые детали. Для этого пастой заполняли
50 шприц-пистолет емкостью 170 r и брали пробы первой, средней и завершающей порций (по 35 — 40 г) пасты, выдавливаемых из шприц-пистолета.
Количество легирующего металла в кон55 трольных порциях пасты определяли после их нагрева в среде аргона до 600-620 С, выдержки 10-12 мин и охлаждения. В результате пиролиза легирующий металл выделяется из пасты в виде твердой дисперсной фазы, поддающейся количественному анализу.
Для сравнения аналогичным испытаниям подвергали пасты составов аналога и 5 и рототипа (табл. 2).
Приведенные в таблицах данные подтверждаются актом испытаний, прилагаемым к заявке.
Из таблиц следует, что предлагаемый состав по сравнению с аналогами и базовым объектом (прототипом) существенно повышает равномерность распределения легирующего компонента в объеме пасты. В 15 предлагаемой пасте разброс концентраций легирующего! металла относительно. среднего значения не превышает 13,3, а в большинстве случаев составляет 4-10$. В
Реэ2льтаты испытаний составов пВе08абаеной пасты
Конпонейты пасты, показатели Количество конпонентов, нас.Ф, характеристики
Л Г Е1 Г 1
Таблица 1 показателей, варианты составов
Г 1" I
Т Р
0,06 0,05 2
20,6 0,06
49 б
20,5 20,6
48 49 дцетилацетонат легирукщего неталла
0,07
16
16
0,05
Хпористый нетилен
23 2! 6 5,8 8
5,8
Ост, Ост. Ост. Ост. Ост. Ост. Ост. Ост. Ост. Ост. Ост..Органические связующее вещество
Ост. Ост. Ост.
Количество легирующего неталла в порциях пасты после 3 cyr. хранения, нас.2
1,0
0,8
41 35,! 33,7
43 38,2 33,9
44,6 45,5 34,5
2,4
1! 7 .4,4
1l,B 4,6
2о,1
28,2
34,2
0,26
1,О
0,1 Нет
0,1 Нет
О,ll
0,22
0,28 верхняя порция средняя порция донная порция
2,4
29,6
0,9
0,8
0,27
0,31
30 2 13 5,3 О,! О.!
2,9 О ° 8
37,7
Количество легирующего неталла в яорциях пасты из вприц-пистолета, нас.Ф
011 0,1
0,3 47,3 43,4
0,28 . 47,0 40,6
0,27 45,4 38,0 начальнал порция средняя порция . завервающая порция
12,3 4,7
12,0 4,7
11,4 4,2
2,6
0,8
0,8
0,8
29 8
23,5
0,26
0,21
0,14
38,9 е8 4
37.7
0,9
2,8
0,7
37,1
34 5
О,! 0,1
0,1 Нет
2,8
27,9
0,7
ТаблиВа 2
Количество конпонгнтов, нас.R, характеристики локазателел, по варлэнтан
1 2
""«- †-----г»
5 6 7
Т ) 1581528
Иеталлический поповок дцетилацетонат недн
Органическое связузхзее вещество
52 65 84
16,5 3,0 0,7 0,2
Остальное
1590294
64 74 86
0,06 0,4 - 0,8
Остальное
Иетаплический поровок рцетилацеточат крона
Органическое связующее вещество
24,4 6,0 1,1 0,5
29,0 4,2 0,7 0,5
174 34 03 01
Количество пегнруювего неталлэ в порции пасты посге 3 суг. хранения, нас.2 веркина япорция
1!9 17 03 01 Следы 23 40
181 40 06 02 04 50 83
27,1 87 1,3 0,7 I 3 7,2 13 0 средняя порция донная порция
Количество легирукщего неталла в порции пасты из влриц-листе» лета, нас.%
5,4 9,7
3,7 6,7!.2 начальная порция средняя порция заверваокая порция
0,9
02 1 0 .32 л
Нонера ввт.св. аналогов Конпоненты пасты, показатели известных составах разброс концентраций достигает 44-81;4.
Формула изобретения
Паяльная паста, содержащая металлический порошок, органическое связующее вещество и ацетилацетонат легирующего металла, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения равномерного распределения легирующего компонента в объеме пасты, она дополнительно содержит хлористый метилен при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Металлический порошок 23 — 86
Ацетилацетонат легирующего металла 0,06-20,5
Хлористый метилен 6-48
Органическое связующее вещество Остальное
