Припой для мягкой пайки алюминия и его сплавов


 


Владельцы патента RU 2451587:

Раджабалиев Гатемсолтан Пулатович (RU)

Изобретение относится к металлургии и машиностроению, в частности к пайке алюминия и его сплавов. Заявлен припой для пайки алюминия и его сплавов, содержащий, мас.%: олово 50-55, никель 0,2-1,5, кадмий 37-43, цинк - остальное. Технический результат - повышение коррозионной стойкости и прочности паяных соединений, а также понижение температуры плавления припоя и его себестоимости.

 

Изобретение относится к области пайки, в частности к составу припоя, и может быть использовано в различных областях машиностроения для пайки алюминия и его сплавов.

Алюминий и его сплавы находят широкое применение для изготовления паяных конструкций в авиационной, электротехнической, радиотехнической и в ряде других отраслей промышленности.

Известно, что в состав одних припоев входят различные дорогостоящие металлы. Например, кремний, галлий, неодим и т.д. (А.с. СССР №1785858, а.с. №1743772), что отрицательно сказывается на себестоимости продукции. Другим припоям для пайки нужны инертные или нейтральные среды и активные флюсы. Алюминий, обладая большим сродством к кислороду, образует химически и термодинамически стойкий окисел Al2O3, который находится на его поверхности в виде плотной и прочной пленки. Но, как известно, окисная пленка, имеющаяся на поверхности алюминия, защищает металл от коррозии, поэтому применение при пайке алюминия активных флюсов (например, 34А и НИТИ-18, Ф-380), разрушающих окисную пленку, вызывает опасность коррозии паяных соединений (http://www.biysk.ru/~zimin/00100/00076.html). Некоторые припои содержат в своем составе химически небезопасные для здоровья человека составляющий как стронций, церий (патент №2297907). Другим припоям нужно специальное оборудование и т.д.

Известен, в том числе, припой для пайки алюминия и его сплавов (авторское свидетельство СССР №113994), который можно выбрать в качестве прототипа. Припой содержит олово, цинк и кадмий, так как цинк и кадмий (особенно цинк) хорошо диффундируют в алюминий. Однако соединения из алюминия, паянные легкоплавкими припоями, особенно сплавами олова и кадмия, образуют коррозионно не стойкую пару и плохо сопротивляются коррозионным разрушениям. Несколько лучше ведут себя припои, содержащие цинк (http://www.drevniymir.ru/ellinizm08a.html). Тем не менее коррозионная стойкость остается относительно низкой. Кроме того, пайка осуществляется дорогостоящим ультразвуковым паяльником при высокой температуре 150-300°C.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости и прочности паяных соединений, а также понижение температуры плавления припоя и его себестоимости. В состав предлагаемого припоя входят компоненты при следующем соотношении, мас.%: кадмий - 37-43, никель - 0,2-1,5, олово-50-55 и цинк - остальное. При этом температура плавления припоя составляет (180-220)°C. Состав припоя позволяет производить пайку обычным паяльником с применением канифоли в качестве флюса, тем не менее обеспечивая получение паяных швов с пределами прочности до 10 кГ/мм2.

Достигаются данные технические параметры за счет включения в состав припоя никеля, обладающего хорошей коррозионной стойкостью и механической прочностью (http://www.metsplav.ru/publication/about/nickel/). Кроме того, никель не поддается воздействию влаги, а также паров, находящихся в воздухе. Это обусловлено тем, что на поверхности этого металла образовываются оксидные пленки, обладающие защитным действием.

Температура же плавления предлагаемого припоя снижена за счет составления четвертной эвтектики выбранных компонентов.

Пайку осуществляют следующим образом.

Перед пайкой жало хорошо прогретого паяльника (температура жала должна быть около 200°C) зачищают и лудят припоем, пользуясь чистой канифолью. Затем место пайки приводится в соприкосновение с расплавленным припоем (например, касанием облуженного горячего паяльника или погружением в расплавленный припой). Если все сделано правильно, то деталь в месте контакта с припоем смачивается им. После охлаждения слой застывшего припоя должен быть блестящим, ровным, без не смоченных островков. Залуженные детали фиксируются в необходимом положении и прогреваются паяльником, и при необходимости вводится дополнительное количество припоя (капля на паяльнике, или касание нагретых деталей припойной проволокой). В изделиях высокой надежности, как правило, залуженные провода перед пайкой еще и скручиваются («должно держаться без припоя»). Спаиваемые поверхности должны быть неподвижны до полного отвердения припоя.

Пайка алюминия и его сплавов предлагаемым припоем очень технологична и легко выполнима. Пайка производится в обычной атмосфере, зачистка окисной пленки производится лезвием ножа или металлической щеткой. Прочность паяного шва не ниже прочности паяемых материалов. В процессе испытания паяного шва выявлено, что прочность предлагаемого припоя выше, чем у алюминия (при растяжении припаянного провода к алюминиевой пластинке порвалась проволока). Процесс пайки с точки зрения токсичности практически безвреден.

Припой изготавливают без доступа воздуха и в следующей последовательности: расплавляют олово соответствующего веса, потом в жидкое олово добавляют кадмий - расплавляют вместе, далее к полученному жидкому расплаву добавляют цинк и поддерживают температуру до получения однородной жидкой массы. К полученному жидкому расплаву из предыдущих трех компонентов добавляют никель и поддерживают температуру до получения соответствующего припоя.

Припой для пайки алюминия и его сплавов, содержащий олово, кадмий и цинк, отличающийся тем, что он дополнительно содержит никель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

олово 50-55
никель 0,2-1,5
кадмий 37-43
цинк - остальное


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. .

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для поверхностного монтажа электрорадиоэлементов и интегральных схем на печатные платы и формирования надежных и качественных паяных соединений, предназначенных для работы в жестких условиях эксплуатации.

Изобретение относится к области пайки с использованием бессвинцовых припоев и может быть использовано в микроэлектронике, в частности для пайки кремниевых кристаллов к основаниям корпусов силовых полупроводниковых приборов.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к припоям на основе олова для низкотемпературной пайки деталей из цветных и черных металлов, используемых, например, для производства электро- и радиооборудования.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам припоев для низкотемпературной пайки сталей, никелевых, медных и других сплавов. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам припоев для низкотемпературной пайки меди, медно-никелевых сплавов, бронз. .
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.

Изобретение относится к сфере промышленного производства изделий электронной техники, в частности к бессвинцовым припоям для лужения ими поверхности алюминиевых пленок на полупроводниковых и диэлектрических подложках
Изобретение относится к области пайки с использованием бессвинцовых припоев и может быть использовано в микроэлектронике, в частности, для пайки и лужения деталей в блоках радиоэлектронной аппаратуры

Изобретение относится к пайке диффузионно-отверждающимся припоем на основе галлия и может быть использовано для получения неразъемных соединений разнородных материалов, в частности для низкотемпературной бесфлюсовой пайки металлов и керамики с металлами. Припой для бесфлюсовой пайки включает медь, галлий и олово. При этом он содержит медь с размером частиц 25-45 мкм и галлиево-оловянный сплав при определенном соотношении компонентов. Техническим результатом изобретения является получение припоя с низкой вязкостью и высокой скоростью затвердевания для бесфлюсовой пайки разнородных материалов. 4 ил.
Изобретение может быть использовано при изготовлении легкоплавких бессвинцовых припоев, используемых при пайке изделий электроники и конструкционных материалов. В смесь олова, серебра, меди и фосфора, например, в виде медно-фосфористого сплава вводят флюс на основе органических соединений и нагревают до температуры 700-800°C. Затем вводят в полученный расплав германий и флюс на основе солевых систем с выдержкой в течение 5-10 минут. Осуществляют охлаждение сначала со скоростью не более 10°C/c до температуры 550-600°C с выдержкой при этой температуре в течение 10-15 минут, а затем со скоростью не менее 10°C/c до комнатной температуры. Количественное соотношение компонентов выбирают из условия получения припоя, содержащего (мас.%): Ag до 1,5, Cu 0,7-3,0, Ge 0,01-0,3, P 0,1-0,3, Sn - остальное. Во время дополнительной выдержки происходит образование интерметаллидных соединений, равномерно расположенных в матрице припоя, которые совместно с германием оказывают упрочняющий эффект за счет препятствования перемещению дислокации при нагружении. 1 з.п. ф-лы.
Изобретение может быть использовано для изготовления припоев на основе свинца. Припой содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%: олово 4,0-7,0; индий 0,5-2,0; медь 0,001-0,1; сурьма 0,2-1,0; натрий 0,001-0,2; висмут 1,0-3,0; никель 0,1-0,5; церий 0,005-0,1; цинк 0,001-0,3; свинец - остальное. Техническим результатом является повышение прочности при максимальной рабочей температуре 250°C, увеличение коррозионной стойкости паяных соединений, уменьшение брака при пайке. 3 табл., 3 пр.
Изобретение может быть использовано для изготовления ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы. Сплав припоя выполнен на основе палладия 850 пробы, содержит кремний и серебро при следующем соотношении компонентов, мас.%: палладий 85,0-85,5, кремний 2,5-4,1, серебро остальное. Сплав обладает низкой температурой плавления и хорошей способностью к пластической деформации. 2 табл.

Изобретение может быть использовано при изготовлении ювелирных изделий из сплавов палладия 850 пробы с использованием пайки. Сплав припойный на основе палладия 850 пробы содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: палладий 85,0-85,5, медь 11,0-12,0, бор 3,4-3,6. Сплав имеет пониженную температуру плавления и хорошую растекаемость по паяемым поверхностям. 2 табл.
Наверх