Паяльная паста для пайки в восстановительной атмосфере

Авторы патента:

Филиппова Марина Юрьевна (RU)

Качурин Сергей Николаевич (RU)

Бокаш Виктор Дмитриевич (RU)

Сидельников Юрий Викторович (RU)

Балакаев Александр Сергеевич (RU)

B23K35/36 - подбор неметаллических составов, например покрытий, флюсов (B23K 35/34 имеет преимущество); выбор материалов для пайки или сварки в сочетании с подбором неметаллических составов (выбор материалов для пайки или сварки B23K 35/24)

B23K35/24 - выбор материалов для пайки или сварки (B23K 35/34 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2337799:

ООО "Механическая служба Елизаветинского опытного завода" (RU)

Изобретение может быть использовано для автоматической пайки в восстановительной атмосфере металлических деталей. Паяльная паста содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: окись меди 5,0-15,0, закись меди 60,0-70,0, оксид железа 1,0-2,0, поверхностно-активное вещество 0,12-0,20, аммоний борфтористый 0,13-0,20, этиленгликоль 7,5-9,5, вода - остальное. Крупность зерен окиси меди составляет не более 1,0 мкм. Окись меди получена электрохимическим способом. Состав паяльной пасты обеспечивает улучшение показателей качества пайки. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к пайке и может быть использовано для автоматической пайки металлических деталей в восстановительной атмосфере в различных отраслях машиностроения.

Известна паяльная паста для пайки сталей, компоненты которой взяты в следующем соотношении, мас.%:

Порошок Ag₂O	45-70
Порошок Cu₂О	8,5-10
Порошок никеля, кобальта
или нержавеющей стали	3,0-25
Этиленгликоль	3,5-20
Поверхностно-активное
вещество (ПАВ)	0,1-1,0

(А.С. СССР №388854, МПК В23К 35/382, опубл. 05.08.1973 г.).

Известная паста обладает удовлетворительной стабильностью, однако она расслаивается при длительном хранении. Кроме этого, эта паста имеет высокую стоимость из-за наличия в ней окиси серебра.

Известна также паяльная паста для пайки в восстановительной атмосфере, содержащая, мас.%:

Закись меди	60-95
Окись железа	1-9
Этиленгликоль	1-18
ПАВ	0,01-1
Активирующее вещество	0,1-1
Галоидная соль
лития	0,01-5
Вода	1,4-12

(А.С. СССР №1140917, МПК В23К 35/24, опубл. 23.02.85 г.).

При использовании данной пасты прочность паяного шва на срез имеет стабильную величину и составляет 27-27,5 кгс/мм². Однако такая паста имеет склонность к расслоению при хранении.

Наиболее близкой по составу к заявляемой паяльной пасте является паяльная паста для пайки в восстановительной атмосфере, производимая на ОАО «Елизаветинский опытный завод» по ТУ 1793-001-00201454-2005, содержащая, мас.%:

Закись меди	80-90
Оксид железа	1,0-2,0
Этиленгликоль	9,8-10,0
ПАВ ОП-10	0,02-0,025
Активирующее вещество -
аммоний борфтористый	0,02-0,025
Вода питьевая	Остальное

При использовании данной паяльной пасты прочность паяного шва на срез составляет 23 кгс/мм², однако ее расслоение при длительном хранении достигает более 10%. Кроме того, при изготовлении данной паяльной пасты происходят потери закиси меди вследствие дополнительного истирания и фильтрации, а также высокий расход электроэнергии и мелющих тел.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение показателей качества паяльной пасты.

Поставленная задача решается следующим образом.

Паяльная паста для пайки в восстановительной атмосфере, содержащая закись меди, оксид железа, этиленгликоль, поверхностно-активное вещество, активирующее вещество и воду, согласно заявляемому изобретению дополнительно содержит окись меди с крупностью зерен не более 1 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Окись меди	5,0-15,0
Закись меди	60,0-70,0
Оксид железа	1,0-2,0
Поверхностно-активное
вещество	0,12-0,20
Аммоний борфтористый	0,13-0,20
Этиленгликоль	7,5-9,5
Вода	Остальное.

При этом окись меди получена электрохимическим способом.

Использование при изготовлении паяльной пасты окиси меди с крупностью зерен не более 1 мкм, имеющей структуру тонкой взвеси, позволяет получить однородную по гранулометрическому составу пасту и исключить ее расслоение при длительном хранении. При этом сокращается время на истирание и фильтрацию паяльной пасты, что снижает расход электроэнергии и мелющих тел.

Окись меди с крупностью зерен не более 1 мкм может быть получена электрохимическим способом.

В качестве активирующего вещества используется аммоний борфтористый, а в качестве поверхностно-активного вещества - синтанол.

Содержание окиси меди в указанных пределах необходимо и достаточно для получения паяльной пасты с однородным гранулометрическим составом. Содержание в пасте окиси меди менее указанного предела не обеспечит необходимую плотность пасты для получения паяных швов требуемого качества из-за стекания восстановленной жидкой меди с соединяемых поверхностей. Повышенное содержание в пасте окиси меди не исключает ее осаждение, что приводит к увеличению времени пайки.

Сопоставительный анализ заявляемой паяльной пасты и прототипа позволяет сделать вывод, что заявляемая паяльная паста отличается от известной использованием окиси меди, а также новым соотношением компонентов.

Наличие отличительных от прототипа существенных признаков позволяет признать заявляемое техническое решение новым.

Из уровня техники не выявлены технические решения, которые имели бы признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемой пасты, поэтому она отвечает условию изобретательского уровня.

Возможность использования заявляемой пасты в промышленности позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «промышленная применимость».

Для приготовления заявляемой пасты используют следующие компоненты: закись меди, окись меди с содержанием CuO не менее 99% и с крупностью зерен не более 1 мкм, железо (III) оксид, этиленгликоль высшего сорта, аммоний борфтористый, синтанол, воду питьевую, которые перемешивают определенным образом, а затем истирают и фильтруют.

Пайку предлагаемой паяльной пастой деталей из углеродистых конструкционных и легированных сталей, таких как Сталь 10, Сталь 08Ю, Сталь 08КП, Сталь 12ХН, проводят в печи с восстановительной атмосферой при температуре 1150-1200°С.

В таблице 1 приведены составы заявляемой паяльной пасты и пасты, взятой за прототип, а в таблице 2 приведены показатели качества паяльной пасты, взятой за прототип, и заявляемой паяльной пасты в зависимости от содержания в ней окиси меди, мас.%.

Из таблиц видно, что:

- введение в состав пасты окиси меди сокращает процент расслоения пасты до 3%;

- прочность паяного шва возрастает до 45 кгс/мм²;

- потери закиси меди сокращаются до 1%;

- время пайки незначительно увеличивается, но оно соответствует режиму работы печей основных потребителей паяльной пасты;

- расход электроэнергии сокращается до 800 кВт/тн;

- расход мелющих тел сокращается до 0,1 кг/тн.

Таблица 1
Составы заявляемой и известной паяльных паст
Компоненты	Предлагаемый состав, мас.%	Известный состав, мас.%
I	II	III
Окись меди	5,0	10,0	15,0	-
Закись меди	70,0	65,0	60,0	85,0
Оксид железа	1,0	1,5	2,0	1,5
Поверхностно-активное вещество	0,12	0,16	0,20	0,022
Аммоний борфтористый	0,13	0,17	0,20	0,022
Этиленгликоль	7,5	8,5	9,5	9,9
Вода	16,25	14,67	13,1	3,556

Таблица 2
Показатели качества паяльных паст
Показатели качества	Предлагаемый состав	Известный состав (ТУ1793-001-00201454-2005)
I	II	III
Расслоение, %	8	5	3	15
Прочность паяного шва, кгс/мм²	27	40	45	23
Потери закиси меди, %	8,0	2,0	1,0	12,0
Время пайки, мин	45	60	60	40
Расход эл. энергии, кВт/тн	1800	1200	800	2500
Расход мелющих тел, кг/тн	0,3	0,2	0,1	0,5

1. Паяльная паста для пайки в восстановительной атмосфере, содержащая закись меди, оксид железа, поверхностно-активное вещество, активирующее вещество, этиленгликоль и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит окись меди с крупностью зерен не более 1,0 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Окись меди	5,0-15,0
Закись меди	60,0-70,0
Оксид железа	1,0-2,0
Поверхностно-активное вещество	0,12-0,20
Аммоний борфтористый	0,13-0,20
Этиленгликоль	7,5-9,5
Вода	Остальное

2. Паяльная паста по п.1, отличающаяся тем, что окись меди получена электрохимическим способом.

Листы для пайки, покрытые флюсом // 2334604

Паяльная паста // 2331501

Изобретение относится к низкотемпературным припойным пастам и может быть использовано при монтаже узлов и деталей радиоэлектронной аппаратуры, например в производстве тонкопленочных и толстопленочных гибридных интегральных микросхем.

Состав покрытия для защиты поверхности свариваемого изделия от налипания брызг расплавленного металла при дуговой сварке плавлением // 2329885

Изобретение относится к однопроходной сварке металлов штучными покрытыми электродами, а именно к составам покрытия для защиты поверхности свариваемых изделий и технологического оборудования от брызг расплавленного металла при дуговой сварке плавлением.

Электрод для подводной сварки // 2325983

Изобретение относится к области дуговой сварки плавлением, в частности к разработке сварочных материалов для ручной подводной мокрой сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей повышенной прочности.

Низколегированная сталь сварного шва и сварочная проволока с флюсовым сердечником // 2322529

Электроды для ручной сварки сталей перлитного класса // 2319590

Изобретение относится к области производства сварочных материалов для сварки изделий атомного энергетического машиностроения и может быть использовано в различных областях промышленности для сварки сталей перлитного класса.

Керамический флюс для автоматической сварки низколегированных сталей // 2313435

Плавленый флюс марки фап-1 для электродуговой сварки хладостойких сталей // 2313434

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к низкокремнистым солеоксидным плавленым флюсам, применяемым преимущественно при автоматической сварке плавлением низколегированных сталей нормальной и повышенной прочности, в том числе и хладостойких.

Плавленый флюс для механизированной сварки низколегированной стали // 2309829

Изобретение относится к области производства сварочного флюса, используемого для механизированной сварки современных корпусов атомных реакторов и других сосудов высокого давления в энергетическом машиностроении и нефтехимии.

Бессвинцовый припой // 2254971

Паяльная смесь для нанесения на детали, подвергающиеся интенсивному износу // 2177392

Изобретение относится к пайке, в частности к составу, применяемому для получения покрытий, наносимых на рабочие органы, работающие в условиях интенсивного (особенно абразивного) изнашивания.

Присадочный материал для дуговой сварки под флюсом // 2165346

Изобретение относится к области сварки, в частности к присадочным материалам, применяемым при дуговой сварке под флюсом, преимущественно при стыковой однопроходной сварке.

Способ ремонта кулачков // 2159694

Состав для термитной сварки // 2151037

Припой для пайки изделий из нержавеющей стали в ортопедической стоматологии // 2092290

Паяльная паста // 2080972

Конструкция паяльного материала // 2068759

Изобретение относится к пайке и может быть использовано при пайке трубопроводов. .

Паяльная паста для получения биметаллического соединения // 2056989

Паста для пайки радиоэлектронных элементов // 2049634

Изобретение относится к технологии изготовления радиоэлектронной аппаратуры, в частности к монтажной пайке радиоэлектронных элементов на печатных платах при использовании группового способа пайки с предварительным нанесением фиксированных доз паяльной пасты и выполнения самой пайки при помощи индукционного нагрева.

Способ изготовления паяльной пасты для пайки в восстановительной атмосфере // 2340436

Изобретение относится к пайке металлов, в частности к пайке деталей различной конфигурации из углеродистых и легированных сталей с использованием пастообразных составов и может быть использовано при изготовлении паяных конструкций в машиностроении при пайке деталей в печах с восстановительной газовой средой