Припой для пайки стальных изделий

 

Задачей изобретения является создание припоя для пайки стальных изделий, работоспособных в экстремальных условиях - в агрессивных средах при высоких температурах и давлениях. Припой содержит следующие компоненты, мас.%: медь 6,6 - 8,6, марганец 20,0 - 21,7, хром 30,4 - 33,3, никель - остальное.

Изобретение относится к области пайки, в частности к припоям для пайки стальных изделий, работоспособных в агрессивных средах при высоких температурах и давлениях.

Изделия, работающие в экстремальных условиях, в большинстве представляют собой телескопические конструкции, содержащие спаянные между собой детали из различных материалов и сплавов, например из нержавеющих сталей.

Известно использование различных припоев для пайки стальных изделий, например, припой описанный в авт.свид. N 158481, B 23 K 35/28, 1963. Он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: медь - 24 - 25 никель - 20 - 21 цинк - 14 - 15 железо - 2,0 - 3,0 кремний - До 0,3 бор - До 0,1 марганец - Остальное Однако при пайке изделий, работающих в агрессивной среде при высокой температуре, использовать данный припой практически невозможно вследствие его низкой коррозионной стойкости и недостаточной прочности.

Задача изобретения - создание припоя для пайки стальных изделий, работоспособных в экстремальных условиях.

Согласно настоящему изобретению задача решена за счет того, что припой содержит медь, никель, марганец и хром при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь - 6,6 - 8,6
марганец - 20,0 - 21,7
хром - 30,4 - 33,3
никель - Остальное
Технический результат использования заявленного припоя - повышение коррозионной стойкости и плотности паяного соединения в изделиях.

Данный припой получают путем нанесения гальваническим способом слоев покрытия компонентов припоя заданной толщины на паяемые поверхности деталей. При пайке телескопических конструкций на наружную поверхность внутренней детали наносят последовательно слой никелевого покрытия толщиной 17 - 28 мкм, медного - толщиной 7 - 12 мкм и марганцевого - толщиной 10 - 20 мкм, а на внутреннюю поверхность наружной детали наносят слой хромового покрытия толщиной 15 - 25 мкм. После сборки деталей изделие паяют в защитной среде при температуре 990 - 1100^oC в течение 25 - 30 мин. Температура начала плавления припоя - 860^oC. В процессе нагрева изделия в печи при этой температуре припой начинает плавиться. Появляется жидкая фаза - медь-марганец. При дальнейшем нагреве в этой жидкой фазе растворяются никель и хром. При достижении температуры пайки объем жидкой фазы увеличивается и заполняет зазор между паяемыми деталями. По окончании пайки изделия охлаждают в защитной среде до 200^oC, а затем на воздухе.

Ниже приведены примеры пайки телескопических конструкций с использованием заявленного припоя.

Пример 1.

Паяли теплообменники, выполненные из нержавеющей стали марки ВНС-25. На наружную поверхность внутренней детали последовательно наносили слой никелевого покрытия толщиной 15 мкм, медного - толщиной 7 мкм и марганцевого - толщиной 15 мкм. На внутреннюю поверхность наружной детали наносили слой хромового покрытия толщиной 25 мкм, что соответствовало заявленному содержанию компонентов в припое (нижнему пределу). Нанесение слоев покрытия осуществляли гальваническим методом из сернокислых растворов. После сборки изделие паяли в печи, заполненной аргоном. Пайку проводили при температуре 990^oC в течение 25 мин, а охлаждение - в атмосфере аргона до 200^oC, далее на воздухе.

Были проведены металлографические исследования образцов, спаянных с применением заявленного припоя и по технологии, описанной выше. Анализ исследований показал, что паяное соединение, содержащее преимущественно медь, марганец, никель и хром, является прочным и коррозионно-стойким в агрессивной среде. Испытания в экстремальных условиях не выявили разрушения паяных соединений.

Пример 2.

Паяли те же теплообменники, что и в примере 1. На наружную поверхность внутренней детали последовательно наносили слои никелевого покрытия толщиной 20 мкм, медного - толщиной 10 мкм и марганцевого - толщиной 25 мкм. На внутреннюю поверхность наружной детали наносили слой хромового покрытия толщиной 35 мкм, что соответствовало заявленному содержанию компонентов в припое (верхний предел). Пайку проводили при температуре 1100^oC в течение 30 мин. Атмосфера в печи при нагреве и охлаждении те же, что и в примере 1.

Испытания в экстремальных условиях не выявили разрушений паяных соединений.

Формула изобретения

Припой для пайки стальных изделий, содержащий медь, никель и марганец, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хром при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Медь - 6,6 - 8,6
Марганец - 20,0 - 21,7
Хром - 30,4 - 33,3
Никель - Остальное