Припой на основе цинка для пайки алюминия



Припой на основе цинка для пайки алюминия
Припой на основе цинка для пайки алюминия

 


Владельцы патента RU 2626835:

Дьяков Виталий Евгеньевич (RU)

Изобретение может быть использовано при пайке алюминия припоем из сплава на основе цинка. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, вес.%: алюминий 2-7, медь 1-3, кремний 0,01-0,03, олово 0,01-0,2, цирконий 0,01-0,08, цинк – остальное. Для получения упомянутого припоя цинк и алюминий плавят с добавкой медно-алюминиевой лигатуры и кремний-алюминиевой лигатуры с расходом до требуемых содержаний меди, кремния и алюминия. Затем вмешивают в расплав 0,01-0,2% олова и охлаждают до 600-650°C. Расплав припоя перед розливом перемешивают с флюсом из плавленой смеси солей в виде хлористого калия 60-62% и фтористого калия 38-40% с расходом 0,1-0,5% от веса припоя с добавкой в смесь фторцирконата калия с расходом 0,04-0,3% от веса припоя. Введение циркония обеспечивает пайку с высокой растекаемостью по алюминию. Цинковый сплав обладает способностью к деформации обжатием прокаткой или прессованием для получения припоя, удобного для пайки газовой горелкой. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к составам сплавов на основе цинка для пайки алюминия.

Известен сплав на основе цинка, содержащий, вес. %: алюминий - 22,0-28,0; медь - 1,0-20,0; магний 0,005-0,02; железо 0,1; бор 0,002-0,02. [1]. Недостаток сплава заключается в его широком диапазоне содержаний компонентов, что ограничивает его применение.

Известен и принят за прототип сплав на основе цинка, содержащий, вес. %: алюминий - 13-21; медь - 1,7-3,7; кремний - 0,8-2,4; железо 0,05-0,5; магний 0,01-0,07; бор - 0,01-0,03 [2].

Недостатком указанного сплава является низкая способность к обжатию из-за высокого содержания кремния. При производстве прутков прокаткой или прессованием происходит продольное расслаивание. Это не позволяет производить прутки диаметром 2-5 мм, необходимые для пайки. Кроме того, припой из такого сплава плохо растекается по алюминию, собирается в шарики.

Известен способ приготовления припоя для пайки алюминия, принятый за прототип, включающий приготовление медно-цинковой лигатуры, добавление цинка и обработку припоя расплавом солей [3]. Недостатком такого способа получения припоя является стадийность манипулирования тиглями с расплавами.

Целью изобретения является получение цинкового сплава, способного к деформации обжатием прокаткой или прессованием для получения сечения 2-3 мм, удобного для пайки газовой горелкой и обладающего повышенной растекаемостью.

Технический результат достигается тем, что в припой на основе цинка, содержащий алюминий, медь, кремний, дополнительно введены цирконий и олово и припой содержит компоненты в следующем соотношении, вес. %: алюминий - 2-7; медь - 1-3; кремний - 0,01-0,03; цирконий 0,01-0,08; олово - 0,01-0,2; остальное - цинк.

Общие признаки предложенного состава и прототипа в том, что они содержат алюминий, медь и кремний.

Отличительные признаки предложенного припоя в том, что он содержит более низкие содержания алюминия, кремния и дополнительно содержит цирконий и олово. Снижение содержания алюминия до 2-7% и меди до 1-3% понижает температуру плавления припоя и улучшает условия прессования. Снижение содержания кремния до 0,01-0,03% предотвращает расслаивание при прокатке, которое проявляется при содержании более 0,05% кремния.

Введение в цинковый припой циркония позволяет снизить выделение интерметаллидных фракций при кристаллизации сплава и обеспечить многократную его прокатку.

Введение в цинковый сплав олова в указанных пределах повышает его растекаемость по алюминию, чем улучшает пайку изделий. При более низком содержании способность к растеканию снижается и требуется царапание поверхности алюминия, что затрудняет процесс пайки. При повышении содержания олова выше 0,2% ухудшается процесс прокатки появлением трещин.

Неожиданное влияние соотношения компонентов проявилось в резком улучшении способности припоя к прокатке и прессованию и улучшении растекаемости.

Способ получения припоя на основе цинка для пайки алюминия осуществляется следующим образом. Цинк плавят при 750-700°С с добавкой медно-алюминиевой лигатуры и кремний-алюминиевой лигатуры до требуемых содержаний, охлаждают до 600-650°С, вмешивают 0,1-0,2% олова и расплав припоя перед розливом перемешивают с флюсом из плавленой смеси солей: хлористого калия - 60-62%; фтористого калия - 38-40% с расходом 0,1-0,5% от веса припоя с добавкой в смесь фторцирконата калия с расходом 0,04-0,3% от веса припоя.

Обработка расплава припоя перед розливом плавленым флюсом с добавкой фторцирконата калия способствует зачистке поверхности от окисной пленки и прохождению реакции ввода циркония в припой:

K3ZrF6+Al=Zr(прип)+K3AlF6.

На поверхности расплавленного припоя образуются густой шлак, не препятствующий розливу прутков припоя.

Повышение расхода плавленого флюса и фторцирконата калия выше указанного увеличивает жидкотекучесть шлакового слоя, затрудняющую розлив чистых прутков для прокатки.

Пониженный расход плавленого флюса и фторцирконата калия ниже указанного приводит к образованию сыпучей порошкообразной пленки на поверхности расплава. При розливе частицы увлекаются расплавом и при прокатке способствуют образованию трещин.

Предлагаемый припой на основе цинка в виде тонких прутков 2*2 мм, удобных для пайки алюминия газовой горелкой. Изделия прогреваются, затем нагревается пруток до оплавления. Припой смачивает и растекается по нагретым алюминиевым поверхностям. Для затекания припоя в зазор предпочтительно наносить флюс, например 34А или АФ-4А. Способ осуществления получения припоя предлагаемого состава показан примерами.

Пример 1. В навеску 100 г цинка для получения припоя с 2% меди добавляют 7,18 г медно-алюминиевой лигатуры, содержащей 30% меди с температурой плавления 545°С. В шихту для получения припоя с 0,02% кремния добавляют 0,18 г кремний-алюминиевой лигатуры с содержанием 12% кремния с эвтектической температурой плавления 572°С. В шихту добавляют еще 0,2 г алюминия для получения припоя с 5% алюминия. Шихту компонентов в графитовом тигле расплавляют в муфеле при температуре 750°С. После расплавления припоя в расплав вмешивают 0,1 г олова до содержания 0,1%. Расплав припоя охлаждают до 650 град. и перемешивают с навеской 0,3 г порошкового флюса (расход 0,3% от веса припоя) из предварительно плавленой смеси 61% хлористого калия и 39% фтористого калия, измельченного в порошок. В смесь добавляют еще порошка 0,17 г фторцирконата калия (до расхода 0,17% от веса припоя) и расплав припоя перемешивают. Расплав разливают в изложницу на прутки диаметром 6 мм. Прутки прокатывают в проволоку на вальцах до диаметра 2 мм как готовую продукцию.

Проволоку припоя испытывают на способность пайки алюминия путем проверки растекание по алюминиевой пластинке и на затекание в зазор после нагрева газовой горелкой.

Сравнение качества растекания определяли по принятой методике.

На поверхность взвешенной пластины алюминия размером 20×20 мм толщиной 0,2 мм помещают каплю флюса, взвешивают, накладывают припой и снова взвешивают. Так же готовится образец с контрольной пробой. Образцы загружают в камеру муфельной печи, нагревают до 500°С и выдерживают при этой температуре 2-3 мин.

Пластинку фольги взвешивали и замеряли по миллиметровой сетке площадь растекания пятна пайки . Коэффициент растекания К (площадь пятна пайки отнесенная к навеске припоя) выраженная .

Испытания припоя указанного состава показывают его способность к многократной деформации до размеров, удобных для пайки горелкой, и растекаемость по неподготовленной поверхности алюминия.

Пример 2. В навеску 100 г цинка для получения припоя с 3,5% меди добавляют 13,4 г медно-алюминиевой лигатуры с содержанием 30% меди. В шихту для получения припоя с 0,04% кремния добавляют 0,4 г кремний-алюминиевой лигатуры с содержанием 12% кремния. В шихту добавляют еще 0,6 г алюминия для получения припоя с 9% алюминия. Шихту для припоя в графитовом тигле расплавляют в муфеле при температуре 750 град. После расплавления припоя в расплав вмешивают 0,3 г олова до содержания 0,3%. Расплав припоя охлаждают до 650 град и перемешивают с навеской 0,5 г порошкового флюса из предварительно плавленой смеси 61% хлористого калия и 39% фтористого калия, измельченного в порошок, с добавлением в порошок 0,29 г фторцирконата калия. Расплав разливают в изложницу на прутки диаметром 6 мм. Прутки прокатывают в проволоку на вальцах до размера 2*2 мм. Проволоку припоя испытывают на растекание по алюминиевой пластинке затекание в зазор при спаивании пластин.

Пример 3. В навеску 100 г цинка для получения припоя с 0,5% меди добавляют 1,7 г медно-алюминиевой лигатуры с 30% меди с температурой плавления 545°С и для получения припоя с 0,005% кремния добавляют 0,04 г кремний-алюминиевой лигатуры с содержанием 12% кремния с эвтектической температурой плавления 572°С. В шихту добавляют еще 0,3 г алюминия для получения припоя с 1,5% алюминия и шихту в графитовом тигле расплавляют в муфеле при температуре 750 град., после расплавления припоя в расплав вмешивают 0,01 г олова до содержания 0,01%, расплав припоя охлаждают до 650 град. расплав припоя перемешивают с навеской 0,1 г порошкового флюса (расход 0,1% от веса припоя) из предварительно плавленой смеси 61% хлористого калия и 39% фтористого калия, измельченного в порошок, и имеющий температуру плавления 600 град. с добавлением в порошок флюса еще порошка 0,04 г фторцирконата калия (до расхода 0,04% от веса припоя). Расплав разливают в изложницу на прутки диаметром 6 мм. Прутки прокатывают в проволоку на вальцах до размера 2*2 мм. Проволоку припоя испытывают на растекание по алюминиевой пластинке затекание в зазор при спаивании пластин.

Примеры, приведенные в виде таблицы, поясняют влияние признаков.

Предлагаемый состав припоя и способ его осуществления обладает способностью к деформации обжатием прокаткой или прессованием для получения сечений, удобных для пайки газовой горелкой, и имеет способность смачивать и растекаться по алюминию.

Источники информации

1. Пат РФ 2329317 - Сплав на основе цинка, С22С 18/04.

2. Пат РФ 1671722 - Сплав на основе цинка; Опубл. 23.08.1991; С22С 18/04.

3. Авт. св. СССР 126347. Припой для пайки алюминия. Опубл. 01.01.1960, В23K 35/28.

1. Припой на основе цинка для пайки алюминия, содержащий медь, алюминий и кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цирконий и олово при следующем содержании компонентов, вес.%: алюминий 2-7, медь 1-3, кремний 0,01-0,03, олово 0,01-0,2, цирконий 0,01-0,08, цинк - остальное.

2. Способ получения припоя на основе цинка для пайки алюминия по п. 1, заключающийся в том, что цинк и алюминий плавят с добавкой медно-алюминиевой лигатуры и кремний-алюминиевой лигатуры с расходом до требуемых содержаний меди, кремния и алюминия, вмешивают в расплав 0,01-0,2% олова, охлаждают до 600-650°C, при этом расплав припоя перед розливом перемешивают с флюсом из плавленой смеси солей в виде хлористого калия 60-62% и фтористого калия 38-40% с расходом 0,1-0,5% от веса припоя с добавкой в смесь фторцирконата калия с расходом 0,04-0,3% от веса припоя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области цветной металлургии и касается составов литейных сплавов на основе цинка, которые могут быть использованы в машиностроении, приборостроении.

Изобретение относится к покрытому погружением в расплав цинкового сплава стальному листу с превосходным сопротивлением почернению и способу его изготовления. Покрытый погружением в расплав цинкового сплава стальной лист содержит стальной лист и нанесенный погружением в расплав цинкового сплава слой покрытия, расположенный на поверхности стального листа, при этом вся поверхность нанесенного погружением в расплав цинкового сплава слоя удовлетворяет следующему выражению: S[Zn(OH)2]/(S[Zn(OH)2]+S[Zn])×100≤40, в котором S[Zn] - площадь, которую проявляет соответствующий металлическому Zn пик с центром при приблизительно 1022 эВ на профиле интенсивности при анализе методом РФЭС поверхности нанесенного погружением в расплав цинкового сплава слоя, и S[Zn(OH)2] - площадь, которую проявляет соответствующий Zn(OH)2 пик с центром при приблизительно 1023 эВ на профиле интенсивности при анализе методом РФЭС поверхности нанесенного погружением в расплав цинкового сплава слоя.

Изобретение относится к производству покрытого расплавом цинкового сплава стального листа, имеющего превосходную устойчивость к почернению. Покрывающий слой расплава цинкового сплава формируют на поверхности основного стального листа путем погружения листа в ванну покрытия из цинкового сплава, содержащего алюминий и магний.

Группа изобретений относится к области машиностроения, в частности производству автомобильных деталей. Сборка элемента на основе алюминия и элемента из стали с металлическим покрытием на одной его поверхности, выполненным из цинк-алюминий-магниевого сплава.

Изобретение относится к высокопрочным стальным листам, изготовленным методом гальванизацией погружением. Стальной лист включает образованный гальванизацией погружением слой, сформированный на поверхности базового стального листа.

Изобретение относится к активному материалу отрицательного электрода для электрического устройства, содержащему сплав с формулой состава SixZnyAlz, где каждый из х, y и z представляет массовое процентное содержание, удовлетворяющее: (1) x+y+z=100, (2) 26≤х≤47, (3) 18≤y≤44 и (4) 22≤z≤46.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным материалам на основе цинка для деталей конструкционного и триботехнического назначения. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к прецизионным сплавам для литья под давлением. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе цинка, которые могут быть использованы для изготовления корпусов карбюраторов, рам спидометров, деталей конторских и печатных машин.

Изобретение может быть использовано для соединения пайкой изделий из коррозионностойких жаропрочных сталей и сплавов, в частности, для соединения изделий из стали 12Х18Н10Т.

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для производства паяльных паст. Электролизер для получения порошка припоя содержит ванну, заполненную электролитом, анод, выполненный в виде кольцевого цилиндра, соосно помещенный в анод катод, выполненный в виде пакета электроизолированных игл, установленных остриями в направлении анода.

Изобретение относится к присадочным материалам для сварки плавлением, которые могут быть использованы для ремонта деталей газотурбинных двигателей, изготовленных из жаропрочных сплавов на основе никеля.
Изобретение может быть использовано для получения неразъемных соединений разнородных материалов пайкой диффузионно-твердеющими припоями на основе галлия. При получении припоя в расплав галлия вводят индий и в полученный расплав вводят наполнитель в виде медного порошка с размером частиц 25-40 мкм.

Изобретение может быть использовано при изготовлении биметаллической проволоки на стальной основе с оболочками из различных металлов, преимущественно цветных. Предварительно обрабатывают стальной сердечник и медную оболочку в виде ленты в электролите в электрогидродинамическом режиме анодного процесса.

Изобретение может быть использовано при изготовлении припоя для пайки изделий из меди и ее сплавов. Порошковый наполнитель в виде смеси фосфида меди и серебра засыпают в исходную заготовку трубчатой формы в виде ампулы из меди.

Изобретение может быть использовано для сварки нержавеющих сталей, в частности сталей серии 400, сварочной проволокой с флюсовой сердцевиной. Нержавеющая хромистая сталь трубчатой оболочки содержит, вес.%: 10-18 Cr, менее 5 Ni.

Изобретение может быть использовано при сварке плавящимся электродом плит толщиной до 60 мм и более из медных сплавов, в частности из хромистой бронзы с использованием стекловидных кислых флюсов.

Изобретение может быть использовано при производстве паяльных паст. Получают суспензию порошка припоя с электролитом в ванне электролизера.

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке для модифицирования металла сварного шва наноразмерными тугоплавкими частицами. Рубленую сварочную проволоку диаметром 1-2 мм и длиной 1-2 мм смешивают с модифицирующей добавкой диоксида титана с помощью высокоэнергетической планетарной мельницы с ускорением частиц не менее 20 g.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении высоконагруженных паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой для пайки алюминия и его сплавов содержит следующие компоненты, мас.%: кремний 6,0÷10,0; германий 7,0÷20,0; стронций 0,005÷0,2; натрий 0,005÷0,05; бериллий 0,005÷0,1; железо 0,15÷0,3; хром 0,005÷1,5; цирконий 0,005÷1,5; по крайней мере один элемент из группы, содержащей марганец, никель, кобальт и молибден при суммарном содержании от 0,5 до 3,4; алюминий - остальное, при этом соотношение содержания хрома и циркония в сплаве составляет 1:1, а содержание никеля не превышает 0,8 мас.%.
Наверх