Припой для пайки никелевых сплавов

 

Использование: пайка конструкций из сплавов на основе никеля и нержавеющих сталей. Сущность изобретения: припой содержит следующие компоненты, мас.%: хром 6,0-9,0; молибден 1,2 - 1,8, вольфрам 4,0 - 8,5, кобальт 12,5 - 16,0; ниобий 0,05 - 0,8; алюминий 0,2-2,5; титан 0,05-0,8; бор 0,6 -1.6; галлий 0,02 -1,0; кремний 3,5 - 8,0; никель остальное. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

543 1780966 А1 (я)5 В 23 К 35/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ l :- ;:::::::, :: :::::-:::-.;;,, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

2 (54) ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ НИКЕЛЕВЫХ

СПЛАВОВ (57) Использование: пайка конструкций из сплавов на основе никеля и нержавеющих сталей. Сущность изобретения: припой содержит следующие компонейты, мас. : хром 6,0-9,0; молибден 1,2 — 1,8, вольфрам

4,0 — 8,5, кобальт 12,5 — 16,0; ниобий 0,05—

0,8; алюминий 0,2-2,5; титан 0.05- 0,8; бор

0,6- 1,6; галлий 0,02-1,0; кремний 3,5 — 8,0; никель остальное. 3 табл.

1 (21) 4922558/08 (22) 08,01.91 (46) 15 12.92. Бюл. М 46 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина (72) Б. М, Кулешов, Р. С. Курачко, Ф. Э. Юлдашев и Е. В. Худякова (56) Авторское свидетельство СССР

М 1378209, кл. В 23 К 35/30, 1986.

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, получаемого в виде аморфной ленты и используемого при пайке конструкций из сплавов на основе никеля и нержавеющих сталей.

В качестве прототипа принят припой в виде аморфной ленты для пайки сталей и сплавов на основе никеля, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас. :

Хром 6 — 9

Молибден 1,2 — 1,8

Вольфрам 8 — 11

Кобальт 14 — 16

Ниобий 0,8 — 2,8

Алюминий 0,8 — 5,1

Титан: 0,5 — 2;2 Бор, 23 — 36

Никель Остальное

Данный припой позволяет повысить механические свойства паяных соединений; обеспечйвает длительную прочность паяного соединения 38 — 40 КГс/мм; ударную вязкость 1,8 — 2,3 КГс/см2.

Данный припой применяется для пайки конструкций из коррозионностойких сталей и сплавов, длительно работающих при высоких температурах, в агрессивных средах.

Поэтому повышенные требования предъяв- . ляются к коррозионной стойкости и прочностным свойствам паяных соединений.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости и механических свойств паяных соединений. д

Это достигается тем, что припой для пайки сталей и сплавов на основе никеля, содержащий хром, молибден, вольфрам, кобальт, ниобий, алюминий, титан, бор., допол- О нительно содержйт галлий и кремний при О» следующем соотношении компонентов, (Ь мас. :

Хром 6- 9

Молибден 1,2 — 1,8

Вольфрам 4,0 — 8,5 а

Кобальт . 12,5 — 16

Ниобий 0,05 — 0,8

Алюминий 0,2 — 2,5

Титан 0,05 — 0,8

Бор 0,6 — 1.6

Галл ий 0,02 — 1.0

Кремний, 3;5 — 8

Никель Остальное

1780966

При этом суммарное содержание нио- значений, что для данного припоя нежелабия, алюь1ийия"и тйтана не должно превы- тельно. шать 0,35 — 4,1 мас. ., -.-": "-.: "" . .. -: Ниобий, алюминий и титан являются J Предложенный припой отличается от образующими элементами и вводятся в комизвестного тем, что он дополнительно со- 5 позицию для повышения прочностных держит галлий и кремний и реглайентиро- . характерйстик паяного соединения за счет ванное суммарное содержание ниобия, механизации дисперсного твердения. Одалюминия ититайа.: ..:-: - :::: нако их присутствие в прийое в больших

Проведенные исследования показали, ::количествах затрудняет формирование что введение галлия в пределах 0,02 - 1,0 l0 аморфной ленты в йроцессе быстрой закалмас. позволяет улучшить йредел прочно- ки,сти на срез и коррозионную стойкость пая-: .. . " При концентрации ниобия более 0;8, ного соединейия.::.: "- ..: .; .. алюминия более 2,5, титана более 0,8, а

При легировании припоя в-вйде аморф- суммарно МЬ+ЯГ+Т1 >4,1, формирование ной ленты галлием в пределах 0,02 — 1,0 15 припоя s виде аморфной ленты на воздухе мас .7; происходит выделение-галлия по гра- Йевозможно, ницам зерен паяного -соединенйя, что при-: Кроме того, содержание ниобия менее водит к снижению межзеренной коррозии. 0,1 мас.$ снижает прочность соединений.

Уменьшение содержания галлия мейее 0,02 При снижении содержания алюминия мас. не приводит к равномерному выделе- 20 менее 0,2 мас. снижаются вязкие свойстнию галлия по границам зерен паяных сое- ва паяного соединения. Также снижаются динений, а следовательно.."не вызывает жаропрочность и жаростойкость паяного снйжение коррозионной активности; -. — . соединенйя при Снижении содержания тиПри "введении галлия более 1,0 мас.$ . тана менее 0,05 мас. . наблюдается взаимадействие "галлия с ком- 25, Поэтому оптимальным для данной ком.: понентамисплавасобразованиеминтерме- позиции является содержание J -образуюталлидов типа МЬзОа и др;, что"привбдит к - щих элементов в следующем соотношении, ухудшению механических свойств паяного мас,ф нйобий 0,05 — 1,8; алюминий 0,2— соединения (т. е, к сйижению предела проч- . 2,5; титан 0,05 — 0,8. ности паяных соедйнений), - 30 .. Хром необходим для повышения жароНаличие в припое бора, имеющего ма-. стойкости соединений, улучшения способлый атомный радиус и высокую скорость . ностиприпоякупрочнениюсоединенийпри диффузии в твердом состоянии; играет an-: диффуэиоййой пайке и получения требуемо. ределяющую роль в развитии зроэиойного - го интервала плавления припоя..Уменьшеггрбцесса nàÿHîãîсоедийейия. Таким обра- 35 ние содержания хрома менее 6,0 мас.% зом снижение концентрации бора повыша- приводит к увеличению интервала плавлеет эрозионную Стойкость при пайке.: .: йия, ухудшению жаростойкости соединеОднако:для полУчения припоя в eihlle ний. Ловйшение содержания хрома более аморфной ленты необходимо -присутствие:. 9,0 мас,$ приводит к снижению значений бора при концентрации его 0,6 — 1,6 мас. . 40 прочности соединений, ухудшению способПри содержании его ниже 0,6 мас,$ форми-:ности припоя при диффузионной пайке.

: рование припоя в виде аморфной ленты не- . — Молибден введей для повышения проч воэможно, :: -:: . - :: .::..::: .,,. ., -",::: .:: . -: ностисоединений иуменьшения межзеренПрисутствие кремния в виде депрессам-::; ного проникновения припоя в основной та, йриводит к тому, что фронтальное выде- 45 материал, Уменьшение содержания молиб ление силицидов на границе "жидкость -.:: дена менее 1,2 мас.$ приводит к повышетвердое тело" является как бы зайорным — нию межзеренйого проникновенйя припоя барьером для развития эрозии.- ..::,:.-:, . в основной материал, а увеличение более

Для данной композиции припоя опти-. 1,8 мас. к ухудшению растекаемости и по мальным является содержание кремния 50 нижению значений прочности соединений.

3,5-8 мас „т. к. в данном случае эначенйе 8ольфрам необходим для повышения температур Тс находится в районе 1050 †., прочности соединений, улучшения способ1060 С,ТЛ- 1100- 1130 С,àТ>-Тсявляется ности припоя упрочнять соединение при минимальным(Т вЂ” температура ликвидус, диффузионной пайке. Уменьшение содерT< — температура солидус).: -: . 55 жания вольфрама мейее4,0 мас.$ приводит

При уменьшении содержания кремния к уменьшению жаропрочности соединений менее 3,5 мас,g и увеличении содержания и к растворению припоем основного мате. кремния более 8 мас. значение темпера- риала, а увеличение содержания вольфрама тур Тс и Тд сдвигаются в область больших более8,5мас.g приводиткухудшениюспособности припоя повышать значение проч1780966 - Таблнца 1.Ъ

Хнннческнй состев, нес .$ : Тенпература

: влевленвя, :йо:.W:Co: Ц йй: Т : В:Сн :Si -. о

: 1,5з 10: IS t.1,5: 2 : I:Ô2,5é — т : Тс Т

Сплав: Особенности:

Ф/ : Сч прототнп : осн. : 8

1 Нннний осн. 6,0, 1,2 4,0 12,5 0,05 0,2 0,05 О,б 0,02 предел

3,5 1060 П30 .

5,5 1040 1100

Средний осн. 8,0 1,4 10 15 6,5 2,0 0,6 1,4 . 0,8 состав

3 Верхний . сон. 90 1,8. 85 16 6,8 25 08 16 10 предел

8, О 1075 1125

3,0 1080 1170

4 Запредельный осн. 5,5 I,О 3,5 11,5 0,03 I,S 0,03" 0,3 0,01 состав

5 - " - oca. 9,5 2,0. 9,5 17 а,9 3,0 0,9 1,7 I,I 8,5 1080 П50 ности соединений при увеличении продол-, Применение данного припоя при высожительности пайки, росту Тп и йовышению котемпературной пайке конструкций жаинтервала плавления..:: ропрочных сплавов повышает

Кобальт необходим для повышейия .работоспособность и эксплуатационную напрочности соединений и улучшения расте-.. 5 дежность паяных соединений, каемости. Уменьшение содержания кобаль-: Соединения, выполненные этим припота менее 12,5 мас. вызывает снижение - ем, имеют нв 20-30 более высокие мехазначений прочности соединений, приводит --- :нические свойства по сравнению с к появлению межзеренного проникновения известным ранее. ". припоя в осйовной материал и ухудшению 10 Прйменение этого припоя в виде аморрастекаемости припоя. Увеличение содер-:: " фной ленты снижает его расход в 2,1 - 2;5 жания кобальта более 16 мас.$ вызывает . раза. растворение припоем основного материй- Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я .па, уменьшает Тпп и ухудшает способность - Припой для пайки никелевых сплавов, припоя упрочнять соединения при диффу- 15 содержащий хром, молйбдей, вольфрам, козионной пайке.:: .:, -:: .. "..,балы, йиобий, алюминий, титан, 6ор, ниПрипои; представленныевтабл.1, были кель, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью получены в виде аморфной лейтон шириной повышеййя- коррозионной стойкости и ме10 мм, толщиной 20 — 25 мкм в процессе ": ханических свойств паяных соединений, он . быстрой закалки раСплава на медном водо- 20 дополнительно содержит галлий и кремний охлаждаемом диске по режиму . скорость приследующемсоотношейиикомпонентов, вращейия диска — 20- 26 м/сек, остаточное мас. $: давлейие 0;1 мм рт. ст. .. .,:., Хром:.: :, 6,0- 9,0

Молибден - 1,2 — 1,8 Примеры исполнения припоя даны в 25 — Вольфрам ..4,0-8,5 табл;1, . --- -:: - . - . -:":: -:: " ...; ." Кобальт .:::-.125-16,0

Пайку контрольных стыковых образцов: .. Ниобий . . 0,05 — 0,8 из сплава ЭИ975 проводили в вакуумной:: Алюминий .: —:0,2 — 2,5 печи СНВ по режиму T = 1210 С, вакуум не : Титан::, ":, 0,05 - 0,8 выше 1 х 10, Торр, время 10 мйн. После 30 Бор*, .0,6-1,6 пайки образцы подвергались упрочняющей, . Галлий 0,02 — 1,0 термообработке по принятому для основно- . — Кремний 3,5 - 8,0

ro материала режиму.: :: . :..:.,:,. "., ..:,. :..., Никель : Остальное

Механические свойства паяных соеди- при этом суммарное содержание нионений представлены в табл. 2..:::: 35 бия, алюминия и тйтана составляет 0,30—

Коррозионная стойкость - в табл. 3; 4,1 мас. .

1780966

Таблица 2

Механические свойства паяных соединений выполненных припоев

ВПр 42 сплава ЭИ435

Таблица 3

Коррозионная стойкость припоя.(электрохимическое снятие ДКП в 3 NACI) Составитель Б. Кулешов

Техред М.Моргентал

Редактор С. Кулакова

Ф

Корректор С. Патрушева

Заказ 4239 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