Припой для бесфлюсовой пайки


 


Владельцы патента RU 2432242:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский Федеральный университет (СФУ) (RU)

Изобретение может быть использовано для получения неразъемных соединений разнородных материалов, в частности для низкотемпературной бесфлюсовой пайки керамики с металлами диффузионно-твердеющими припоями на основе галлия. Припой включает компоненты в следующем соотношении, мас.%: галлий 32-45; медно-серебряный сплав 8-12; оксид алюминия 0,5-3; цинк 3-7; латунь - остальное. Латунь содержит цинк до 37 мас.% и медь - остальное. Припой обеспечивает повышение прочности паяного соединения. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к пайке диффузионно-твердеющими припоями на основе галлия и может быть использовано для получения неразъемных соединений разнородных материалов, в частности для низкотемпературной бесфлюсовой пайки керамики с металлами.

Известен припой на основе серебра (патент РФ №2367552, МПК B23K 35/28, C22C 5/08, опубл. 20.09.2009), содержащий компоненты при следующем соотношении, мас.%:

Серебро 39-41
Медь 30-35
Цинк 22-36
Индий 1-3
Олово 1-2

Недостатком этого припоя является высокое содержание серебра, сложность нанесения порошкового припоя на припаиваемые поверхности, высокая температура пайки.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому является припой для бесфлюсовой пайки (патент РФ №2317882, МПК B23K 35/26, опубл. 27.02.2008), включающий галлий, медно-серебряный сплав с размером частиц 5-10 мкм, медно-оловянный сплав с размером частиц 40-60 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Галлий 45-50
Медно-серебряный сплав 8-12
Медно-оловянный сплав остальное

Недостатком этого припоя является высокое содержание галлия, высокая хрупкость и низкая прочность паяного соединения керамики с металлами из-за разности коэффициентов температурного расширения припаиваемых керамики и металлов.

Задачей изобретения является снижение расхода дорогостоящего галлия и повышение прочности паяного соединения керамики с металлами.

Поставленная задача решается тем, что припой для бесфлюсовой пайки разнородных материалов, включающей галлий, медно-серебряный сплав, согласно изобретению дополнительно содержит оксид алюминия, цинк и латунь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Галлий 32-45
Медно-серебряный сплав 8-12
Оксид алюминия 0,5-3
Цинк 3-7
Латунь остальное

В латуни содержится цинк до 37 мас.%, остальное - медь.

Пример:

Для получения припоя были приготовлены три смеси компонентов, массовый состав которых приведен в табл.1.

Таблица 1
№ состава Состав припоев
Медно-серебряный сплав Галлий Оксид алюминия Цинк Латунь
1 8 32 0,5 3 Остальное
2 10 37,5 2 5 Остальное
3 12 45 3 7 Остальное

Для приготовления припоя использовались: галлий; цинк с размером частиц 10-20 мкм; латунь с содержанием цинка до 37 мас.%, остальное - медь, с размером частиц 40-60 мкм; медно-серебряный сплав с содержанием меди 28 мас.%, серебро - остальное, с размером частиц 5-10 мкм и оксид алюминия с размером частиц 0,7 мкм. На первом этапе галлий помещают во фторопластовый тигель, нагревают до температуры 40-60°C и при механическом перемешивании вводят цинк. Введение цинка в расплав галлия понижает температуру плавления и обеспечивает равномерное распределение компонентов смеси в пасте. На втором этапе в полученный расплав вводят латунь, медно-серебряный сплав, оксид алюминия и механически перемешивают до получения однородной массы.

Полученную пасту применяют сразу после ее приготовления. Для осуществления процесса пайки пасту наносят на предварительно облуженные галлием заготовки равномерным тонким слоем и подвергают изотермической выдержке при температуре 70, 150 и 200°C.

После затвердения производят испытания по определению механической прочности припоев, образцы изготавливают по ГОСТ 28830-90 (ИСО 5187-85). На крутильно-разрывной машине МИ-40КУ определяют прочность паяного соединения на срез. Температура распая была определена по ГОСТ 21547-81 и составила 750-780°C. Критический коэффициент интенсивности напряжений (К1C) определялся при нагрузке 100 H по методу Палмквиста путем измерения длины трещины, распространяющейся от угла отпечатка пирамидки Виккерса, для этого использовался прибор ТП-7Р-1 и оптический микроскоп ZEISS Observer. Z1m. Результаты испытаний приведены в табл.2.

Использование в составе припоя порошков различной дисперсности обеспечивает высокую скорость фазообразования при взаимодействии порошков с жидким расплавом галлия и цинка и обеспечивает высокую механическую прочность припоя за счет уменьшения внутренней пористости при высокой скорости затвердевания. Введение в состав припоя оксида алюминия частично уравнивает коэффициенты температурного расширения припаиваемых керамики и металла, что также повышает прочность паяного соединения.

Таблица 2
№ состава Время затвердения (час) при температуре затвердения (°C) Прочность на срез (МПа) при температуре затвердения (°C) Критический коэффициент интенсивности напряжений, К1C, МПа·м1/2
70 150 200 70 150 200 2,9
1 0,8 0,5 0,3 50 55 55 3
2 0,7 0,5 0,25 53 57 57 3,5
3 0,8 0,6 0,35 50 50 50 3
Прототип 0,8 0,5 0,3 46 50 50 2,8

Проведенные испытания показали, что лучшие показатели скорости затвердения, прочности на срез и критического коэффициента интенсивности напряжения получены на припое с составом №2. Высокая скорость взаимодействия частиц многофракционной смеси с расплавом галлия и цинка позволяют снизить стоимость припоя и увеличить его прочность.

1. Припой для бесфлюсовой пайки разнородных материалов, содержащий галлий, медно-серебряный сплав, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид алюминия, цинк и латунь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Галлий 32-45
Медно-серебряный сплав 8-12
Оксид алюминия 0,5-3
Цинк 3-7
Латунь остальное.

2. Припой по п.1, отличающийся тем, что латунь содержит цинк до 37 мас.%, остальное медь.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе алюминия, в частности к сварочным материалам, предназначено для изготовления сварочной проволоки для сварки плавлением конструкций из деформируемого термически неупрочняемого сплава системы Al-Mg-Sc.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству алюминиевого литейного сплава для сварных конструкций массового производства, работающих в условиях знакопеременных нагрузок в различных климатических зонах.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к области создания сварочных присадочных прутков из дисперсно армированных композиционных материалов (КМ) с матрицей из высокопрочных, литейных сплавов на основе алюминия, предназначенных для дуговой и плазменной наплавки износостойких слоев на детали машин и оборудования, работающие в условиях воздействия абразивного изнашивания, ударных нагрузок, эрозии при повышенных температурах.

Изобретение относится к листу для пайки твердым припоем с высоким сопротивлением коррозии и к способу изготовления таких изделий. .
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении припоя для соединения термоупрочняемых алюминиевых сплавов. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к сварочным материалам, и может быть использовано для сварки алюминиевых сплавов системы Al-Mg, Al-Mg-Li, Al-Zn-Mg-Cu. .
Изобретение может быть использовано для пайки и лужения деталей в ювелирной промышленности, электронике, электротехнике и приборостроении. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: серебро 64,5-65,5; медь 19,5-20,5; индий 3-5; цинк остальное. Дополнительное введение индия в припойный сплав на основе серебра содержащий медь и цинк, снижает температуру расплава, повышает жидкотекучесть и пластичность припоя, что позволяет расширить технологические возможности применении данного припоя. 1 табл.
Изобретение относится к листовому припою из многослойного алюминиевого сплава и может быть использовано при изготовлении теплообменников. Листовой припой из многослойного алюминиевого сплава, состоящий из: материала основного слоя, который на одной или двух сторонах имеет промежуточный слой, состоящий из Al-Si твердого припоя, расположенного между основным слоем и тонким покрывающим слоем поверх промежуточного слоя. При этом материал основного слоя и покрывающего слоя имеет более высокую температуру плавления, чем Al-Si твердый припой. Покрывающий слой содержит, мас.%: Bi 0,01-1,00, Mg ≤ 0,05, Mn ≤ 1,0, Cu ≤ 1,2, Fe ≤ 1,0, Si ≤ 4,0, Ti ≤ 0,1, Zn ≤ 6, Sn ≤ 0,1, In ≤ 0,1, неизбежные примеси ≤0,05, Al - остальное. Листовой припой может быть припаян в инертной или восстановительной атмосфере без необходимости применения флюса, что обеспечивает прочность паяного соединения. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.

Изобретения могут быть использованы при пайке титановых соединений, в частности, в автомобильной, авиационной промышленности, приборостроении. Припой для пайки титана и его сплавов выполнен в виде сплава на основе алюминия, содержащего, вес.%: Cu 6,0-9,0; Ti≤1,0; Ni 1,0-2,0; Al - остальное. Температура твердой фазы припоя составляет 540-545°C, жидкой фазы - 635-640°C. Перед пайкой обрабатывают соединяемые поверхности паяемых деталей из титана или его сплавов для придания им шероховатости. Размещают между ними упомянутый припой. Пластически деформируют паяемые детали при давлении, равном напряжению, не менее предела текучести припоя. Нагревают паяемый узел в атмосфере окружающего воздуха в печи или местным нагревом с выдержкой при температуре 645-650°C в течение 9-13 минут. Детали могут иметь форму пластин, труб и колец. Изобретение обеспечивает хорошее качество и высокую прочность паяного шва. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.

Изобретение относится к способу изготовления многослойного материала для высокотемпературной пайки и может быть использовано, например, для изготовления тонких листов в теплообменниках. Способ включает обеспечение сердцевинного слоя из первого алюминиевого сплава, содержащего, мас.%: 0,5-2,0% Mn, ≤1,0% Mg, ≤0,2% Si, ≤0,3% Ti, ≤0,3% Cr, ≤0,3% Zr, ≤0,2% Cu, ≤3% Zn, ≤0,2% In, ≤0,1% Sn и ≤0,7% (Fe+Ni), остальное - Al и ≤0,05% каждой из неизбежных примесей; обеспечение барьерного слоя из второго алюминиевого сплава, содержащего, мас.%: ≤0,2% Mn+Cr, ≤1,0% Mg, 1,6-5% Si, ≤0,3% Ti, ≤0,2% Zr, ≤0,2% Cu, ≤3% Zn, ≤ 0,2% In, ≤0,1% Sn и ≤1,5% (Fe+Ni), остальное - Al и ≤0,05% каждой из неизбежных примесей; совместную прокатку слоев; термическую обработку при температуре от 300 до 550 °С в течение времени, необходимого для выравнивания содержания Si до 0,4-1% как в сердцевинном слое, так и в барьерном слое; прокатку многослойного материала до конечной толщины со степенью обжатия от 8 до 33%. Изобретение направлено на повышение прочностных свойств, особенно ползучести и усталости, и коррозионной стойкости многослойного материала. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил., 4 табл., 3 пр.

Изобретение относится к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для применения в паяных конструкциях. Деформируемый сплав на основе алюминия для паяных конструкций содержит, мас. %: цинк 3,4-5,0, магний 1,0-2,5, марганец 0,2-0,9, хром 0,1-1,0, цирконий 0,1-1,0, медь до 0,5, бериллий 0,0001-0,01, гафний - 0,1-1,5, титан 0,1-1,0, ванадий - 0,1-1,0, алюминий - остальное. Снижается склонность к рекристаллизации и сохраняется мелкозернистая структура после обработки по режиму пайки при температуре, близкой к солидусу. Обеспечиваются высокие характеристики механических свойств и коррозионной стойкости паяных соединений. 6 ил., 3 пр.

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний 8-13, медь 0,1-10, германий 1,5-8, железо 0,5-3, хром 0,1-2,1, марганец 0,5-3, кобальт 0,001-0,8, молибден 0,001-0,8, стронций 0,001-0,2, бериллий 0,001-0,1, титан 0,001-0,1, натрий 0,001-0,2 и ванадий 0,001-0,2, алюминий остальное. Суммарное содержание меди и германия не превышает 14 мас.%. Отношение содержания железа к марганцу составляет 1:1. Отношение содержания хрома к железу составляет от 1:1 до 1:1,2. При вакуумной пайке припой дополнительно содержит магний в количестве 0,1-1 мас.%. Изобретение обеспечивает понижение температуры плавления припоя, повышение прочности паяных конструкций, что позволяет увеличить срок их службы. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: кремний 5-13, медь 4-7, цинк 4-7, никель 0,5-3, марганец 0,3-3, железо 0,3-3, по меньшей мере один элемент из группы, включающей стронций 0,001-0,2, бериллий 0,001-0,1, титан 0,001-0,1, натрий 0,001-0,2 и ванадий 0,001-0,2, остальное - алюминий. Отношение содержания железа к марганцу составляет от 1:1 до 1:1,1. Отношение содержания никеля к железу составляет не более 1:2. При вакуумной пайке припой дополнительно содержит магний в количестве 0,1-1 мас. %. При пайке с длительным термическим циклом припой дополнительно содержит, мас.%: кобальт 0,001-0,8 и молибден 0,001-0,8. Технический результат заключается в понижении температуры плавления припоя, повышении прочности и коррозионной стойкости получаемых паяных конструкций из алюминиевых сплавов, что обеспечивает повышение их срока службы. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.
Наверх