Припой для низкотемпературной пайки

 

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя на основе олова, применяемому для выравнивания лицевой поверхности кузовов автомобилей в условиях конвейерной сборки автомобилей и при ремонтных работах. Предложен состав припоя для низкотемпературной пайки, содержащий олово, медь, цинк, сурьму и никель, при этом он дополнительно содержит железо, висмут, кадмий, марганец, серебро, кремний, при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь 8-20, цинк до 2,1, железо 0,05-2,0, никель 0,1-1,0, сурьма 0,1-0,5, висмут до 0,1, кадмий до 0,05, марганец до 0,05, серебро до 0,05, кремний до 0,05, олово остальное. Предложенный припой удовлетворяет требованиям напайки его на вертикальные поверхности изделий из стали и цветных сплавов, в частности стыковых швов кузовов автомобилей с выравниванием лицевой поверхности, а также имеет широкий температурный интервал в пределах 200-400^oC для пайки газовой горелкой. 1 табл.

Изобретение относится к области пайки, в частности к составу припоя на основе олова, применяемому для выравнивания лицевой поверхности кузовов автомобилей в условиях конвейерной сборки автомобилей и при ремонтных работах.

Известен припой для низкотемпературной пайки (см. авт. свид. N14799250, МКИ В 23 К 35/26), обладающий коррозионной стойкостью и механической прочностью паяного соединения, содержащий следующий состав, мас.%: Индий - 34-35 Медь - 11-12 Германий - 0,8-1,0 Кобальт - 5-6 Олово - Остальное Недостатком данного припоя является то, что в его состав входят индий, германий и кобальт, снижающие температурный интервал, начало которого всего 113 С. Это совершенно не удовлетворяет требованиям современных процессов нанесения лакокрасочных покрытий на кузова, когда изделия должны выдерживать нагрев до температуры 234^oC.

Известен также способ повышения прочности легкоплавких припоев на основе олова (см. авт. свид. 310764, МКИ B 23 K 35/26) путем введения в них металлических добавок, в качестве которых использовались частицы железа размером от 4-100 мк, при этом легкоплавкий припой имеет следующий состав, вес. %: Железо - 5-10 Сурьма - 1-2 Олово - Остальное
Недостатком этого припоя является небольшой температурный интервал и температура полного расплавления припоя, всего 234^oC.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков и по назначению (прототип) является припой для пайки изделий на основе олова (см. авт. свид. 498134, МКИ В 23 К 35/26), обладающий повышенной смачиваемостью и прилипаемостью к поверхности из стали и цветных металлов, содержащий следующий состав, мас.%:
Никель - 0,3-2,2
Цинк - 24-26
Сурьма - 3,5-5,6
Медь - 0,8-1,3
Олово - Остальное
У этого припоя недостаток заключается в том, что не удовлетворяет требованиям прочности паяных соединений, так как склонен к трещинообразованию из-за высокого содержания цинка в составе припоя.

Технический результат, получаемый предлагаемым изобретением, заключается в разработке состава припоя, который в отличие от прототипа дополнительно содержал железо, висмут, кадмий, марганец, серебро для придания припою лучших технологических свойств (пластичности, смачиваемости), кремний предохранял цинк от испарения и способствовал образованию плотного прочного паяного соединения, то есть в итоге получили такой состав припоя, который удовлетворял требованиям напайки его на вертикальные поверхности изделия из стали и цветных сплавов, в частности стыковых швов кузовов автомобилей с выравниванием лицевой поверхности, обладающего широким температурным интервалом в пределах 200-240^oС для пайки газовой горелкой.

Для достижения указанного результата в состав припоя, содержащий олово, медь, цинк, сурьму и никель, дополнительно вводится железо, висмут, кадмий, марганец, серебро, кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Медь - 8-20
Цинк - До 2,1
Железо - 0,05-2,0
Никель - 0,1-1,0
Сурьма - 0,1-0,5
Висмут - До 0,1
Кадмий - До 0,05
Марганец - До 0,05
Серебро - До 0,05
Кремний - До 0,05
Олово - Остальное
Предложенный состав припоя работает в режимах пайки при температуре от 200 до 400^oС. При пайке заявляемым припоем используются паяльные флюсы на основе хлористых солей, например хлористого цинка, или паяльные пасты.

Примеры различных составов предлагаемого припоя и физико-механические свойства приведены в таблице.

При снижении в припое меди ниже 8% резко ухудшается технологические свойства пайки, а именно: повышается жидкотекучесть припоя и затрудняется напайка припоя на вертикальные стенки деталей, поэтому нецелесообразно содержание меди в припое ниже 8%.

При содержании меди выше максимального значения - 20% -повышается температура начала плавления (температура солидуса) до 230^oС, следовательно, повышается температура пайки, что также нецелесообразно (при перегреве детали до температуры выше 300^oС начинает заметно окисляться олово).

Сурьма в малом количестве вводится для предупреждения возможности аллотропных превращений в олове и для снижения окисляемости олова.

Составы 1, 2, 3 менее твердые по сравнению с составом 4, в котором содержание меди максимальное.

Никель и железо вводятся для упрочнения припоя и повышения его стойкости. Так как никель взаимодействует с оловом, образуя хрупкие интерметаллические включения, повышающие температуру плавления, содержание никеля выше 1% нецелесообразно.

Выбранное количественное соотношение компонентов припоя обеспечивает предлагаемому припою способность нанесения его на вертикальные стенки деталей при температуре 200-400^oС в стационарных условиях при ремонте и в условиях конвейерной сборки кузовов автомобилей.

Добавление малых количеств висмута, марганца, кадмия, серебра, кремния упрочняет припой.

Оптимальное соотношение компонентов в указанных пределах позволяет придать заявленному припою кашицеобразное состояние в широком интервале температур от 100 до 400^oС. Именно такие свойства нужны припою при пайке на вертикальных поверхностях кузовов автомобилей газовой горелкой в условиях конвейерной сборки и в стационарных условиях при ремонте. Качественная пайка осуществляется благодаря тому, что в интервале температур 200-400^oС припой хорошо смачивает как сталь, так и цветные сплавы (бронзы, латуни и т.д.).

Отсутствие в составе припоя свинца делает припой экологически безвредным.

Наряду с повышением технологичности припоя одновременно улучшаются экологические условия рабочего места. Применение такого состава паяного припоя улучшит экологию цеха.

Формула изобретения

Припой для низкотемпературной пайки, содержащий олово, медь, цинк, сурьму, железо и никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит висмут, кадмий, кремний, марганец, серебро при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Медь 8-20

Цинк до 2,1

Железо 0,05-2,0

Никель 0,1-1,0

Сурьма 0,1-0,5

Висмут До 0,1

Кадмий До 0,05

Марганец До 0,05

Серебро До 0,05

Кремний До 0,05

Олово Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1