Флюс для пайки металлических конструкций

 

Использование: флюс предназначен для пайки изделий из стали и разнородных материалов среднеплавкими припоями на медной основе при больших выдержках и температуре нагрева до 1100°С, преимущественно при печной пайке. Сущность изобретения: флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: борная кислота 60 ... 75, карбонат калия 13 ... 22. фтористый натрий 7 ...10. двуокись кремния 5 ... 8. 3 табл.

СОЮЗ сОВЕтСкИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (siis В 23 К 35/363 (ГОСПАТЕНТ СССР) Ио;9ЩБЦ 1 " ц - - тВ;Р(l =-Р; .

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4863117/08 (22) 29.08.90 (46) 23,07.93. Бюл. М 27 (71) Институт электросварки им. Е. О. Патона (72) В.Д.Табелев, Л.В.Лаврив, Л.Р.Иванова, Л.А,Карпека, А.Н,Митюряев и В.С.Кузнецов (56) Лашко С.В„Лашко Н.Ф. Пайка металлов. М.: Машиностроение, 1988, с. 157.

Петрунин И.Е. Справочник по пайке. M.: — Машиностроение, 1984, с, 106, Хряпин В.Е., Лакедемонский А,В. Справочник паяльщика. M., Машиностроение, 1974, с. 118

Изобретение относится к пайке, в частности к флюсам для пайки металлических конструкций среднеплавкими припоями на медной основе.

Целью изобретения является улучшение технологических свойств паяных соединений и улучшение диапазона флюсующего действия.

Поставленная цель достигается тем, что флюс для пайки среднеплавкими припоями на медной основе, сбстоящий из борной кислоты, карбоната калия и фторсодержащего компонента, дополнительно содержит двуокись кремния, а в качестве фторсодержащего компонента используется фтористый натрий при следующем составе, мас. :

Борная кислота 60...75

Фтористый натрий 7...10

Карбонат калия 13„.22

Двуокись кремния 5...8

Для снижения вязкости боратов и метаборатов, образующихся в результате взаи!

Ж ÄÄ 1828796 А1 (54) ФЛЮС ДЛЯ ПАЙКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

КОНСТРУКЦИЙ (57) Использование; флюс предназначен для пайки изделий из стали и разнородных материалов среднеплавкими припоями на медной основе при больших выдержках и температуре нагрева до 1100 С, преимущественно при печной пайке. Сущность изобретения: флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас. : борная кислота 60 ... 75, карбонат калия 13 ... 22, фтористый натрий 7 .„10. двуокись кремния

5 ... 8. 3 табл. модействия борной кислоты с окислами основного металла и припоя в шлак вводится фтористый натрий и карбонат калия, а для повышения максимальной температуры активного действия флюса — двуокись кремния. Опытами установлено, что наилучшие свойства шлаковой системы возможны только при определенном соотношении ука- занных компонентов, вводимых в основу флюса. Оно соответствует;

Z NaF, К2 СОз 4

S)0z 1 или на одну часть суммарного содержания фтористого натрия и карбоната калия следует использовать четыре части двуокиси кремния.

Предел растворимости фтористого натрия в рассматриваемой системе находится в пределах, не превышающих 10 . При большем содержании фтористого натрия, он выпадает в осадок. На поверхности эакристаллиэовавшегося флюса образуется

1828796 прочная корка белого цвета с температурой плавления более 900 С, Отсюда максимальное содержание фтористого натрия в предлагаемой системе будет соответствовать 10%.

Минимальное содержание фтористого натрия определено исследованиями по растеканию бессеребряных припоев под опытными флюсами. Оно соответствует 7%. При меньших количествах фтористого натрия ухудшаются флюсующие свойства шлака.

Поверхность припоев становится бугристой, а площадь растекания уменьшается.

Наибольшее содержание карбоната калия установлено по появлению пористости в паяных швах из-за избыточного выделения С02 при термическом разложении компонента, Укаэанное количество соответствует 22%. Наименьшее содержание карбоната калия определено тем, что при снижении его содержания в предлагаемом флюсе ниже 13%, ухудшаются технологические свойства расплавленного шлака, в частности, повышается вязкость.

Исходя из, формулы и принимая во внимание установленные количества фтористого натрия и карбоната калия, Определяются пределы содержания двуокиси кремния (5!02):

10+22

Я!02вах 1 - 8 % .

7+13

Si02rnln = 4 .-5 %

Основа флюса — борная кислота — определяется как разность

100% - ZNaF, К2СОз, S!02 и для заявляемого флюса будет находиться в пределах от 60 до 75%.

Исследовалась вязкость разработанного флюса, На рис. 1 представлены кривые изменения коэффициента внутреннего трения / (паскаль сек,) от температуры при печном нагреве. Кривая 1 показывает изменение вязкости прототипа, кривая 2 — предлагаемой шлаковой системы. Практика показывает, что оптимальные значения д для паяльных флюсов должны находиться в пределах 1,2...0,4 Па с. Отсюда, сопоставляя кривые 1 и 2, следует, что предлагаемый нами флюс начинает "работать" примерно от 780 С, тогда, как прототип при этой температуре уже сокращает свое активное действие, темнеет и становится рыхлым.

Для Оценки опытных ФлюсОВ использовалась стандартная методика исследования на растекание. При этом в качестве основы применялся бессеребряный припой марки

ПАН-12 на.медно-оловянной основе с тем45

Формула изобретения

Флюс для пайки металлических конструкций, содержащий борную кислоту, карбонат калия и фторсодержащий компонент, отличающийся тем, что, с целью улучшения текнологических свойств паяных соединений и увеличения диапазона флюсующего действия,.он дополнительно содержит двуокись кремния, а в качестве фторсодержащего компонента фтористый натрий при следующем соотношении, MBt:.%:

Борнэя кислота 60-75

Карбонэт калия 13-22

Фтористый натрий 7-10

Двуокись кремния 5-8. перэтурой полного расплавления 810 С, а также промышленный серебряный припой марки ПСр 40.

Опыты по растеканию проводились на стальных подложках размером 40х 40 х2 мм в муфельной печи с регулируемым нагревом. Для каждого состава флюса использовалось не менее 6-ти образцов. Оценка качества флюса производилась по величине площади растекания припоя и внешнемувиду закристаллизовавшегося шлака, прочности сцепления с подложкой и т.п, Отобранные флюсы использовались для печной пайки стальных, латунных и медных образцов, нагреваемых в печи без какой-либо защитной атмосферы, Принимались во внимание внешний вид галтелей, результаты испытаний на прочность и данные анализа изломов.

20 В табл. 1 приведены составы пяти исследованных флюсов. При этом составы 2, 3 и 4 входят в пределы заявляемого флюса, составы 1 и 5 содержат соответственно меньшее и большее количество компонен25 тов, указанных в формуле предлагаемого изобретения, В табл. 2 представлены результаты испытаний флюсов, указанных выше пяти составов. Наилучшими качествами обладает

30 флюс усредненного состава (М 3). Он и при температуре 1100 С имеет хорошие флюсующие свойства, что позволяет использовать его для печной пайки.

Составы флюсов 2 и 4 вполне до35 ступны с точки зрения качества паяных соединений, что говорит о правильности выбора пределов содержания компонентов.

Следует отметить, что предлагаемый флюс показал хорошие результаты при индукционном и газовом нагреве, о чем свидетельствуют данные в табл. 3.

1828796

Таблицэ1

Таблица2

Номер состава

Характеристика составов флюсов при испытаниях на растека- при пайке внахлестку с печние ным нагревом

Припой смачивает только переднюю часть кромки паяного соединения. После разрушения большая часть кромок окислена. Непропай.

Флюс чернеет и теряет свойства при 850 С. Растекшийся припой имеет неровную, бугристую поверхность.

Растекание припоя удовлет- Образуется "обратная" галтель при нахлестке не более

3 мм. ворительное при нагреве до

920 С. Поверхность ровная. тые галтели. Припой удовлетворительно затекает в зазоры и ри нахлестке до4мм. растекание припоя при нагреве до 1100 С, Поверхность припоя ровная

На отдельных участках по- На "обратной" галтели появверхности припоя имеютляются отдельные поры. ся "бугорки", Число дефектов Прочность паяных соединений допустимая, допустимое и составляет не более 3 от всей площади.

Формирование швов плохое, Из-за высокой вязкости флюс плохо растекается по галтели неровные, много пор, подложке. На поверхности имеются прочная белая корочка.

Флюс обеспечивает хорошее Швы имеют плавные вогну1828796

Таблиц а3

Физико-химические Единица измерения свойства флюса, измеренный параметр

Значение

ОС

Т,ОС

0С

Начало плавления

Конец плавления

Диапазон фл юсующего дейст690

750...1200 кг/м

7 .10-4

Плотность

Прочность паяных соединений припоем марки ПАН вЂ” 12 а/печной нагрев нахлесточные соединения стыковые соединения

6/гаэопламенный нагрев: нахлесточные соединения стыковые соединения г.р., МПа о„МПа

355

350

gs„Mfla

Коэффициент расте1 кания / по стальной подложке/ кСоставитель В.Табелев

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н.Король

Редактор Г.Полионова

3.

Е

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

Заказ 2464 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035 Mocwea Æ-35Раушская наб. 4 5