Припой для пайки алюминия и его сплавов

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой в виде проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний 12±0,3, цинк 12,5±2,5, алюминий - остальное. Припой обеспечивает проведение качественной пайки при температурах не более 570°C, что позволяет использовать его для пайки большинства конструкционных алюминиевых сплавов. 2 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в электронике, электротехнике и приборостроении при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов.

Известен припой на основе алюминия в виде проволоки СвАК10 (ГОСТ 7871-75. Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия), содержащий, мас. %, кремния 7-10, алюминий -остальное

Данный припой в виде проволоки относится к доэвтектоидным сплавам на основе алюминия и кремния, обладает повышенной температурой плавления - 592-612°С, сочетанием низкой пластичности - менее δ=1,0% и высокой прочностью σB=190-220 МПа, что снижает его технологичность при изготовлении из него проволоки и при последующем ее применении при пайке различных изделий из конструкционных алюминиевых сплавов.

Наиболее близким к изобретению по составу является припой, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас. %: кремний 5-13, медь 1-13,5, цинк 2-10, никель 0,5-4,5, олово 0,1-0,3; по меньшей мере, один элемент из группы, включающей стронций 0,001-0,2, натрий 0,001-0,2, титан 0,001-0,1, ванадий 0,001-0,2; по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы кобальт 0,001-0,8, молибден 0,001-0,8, бериллий 0,001-0,1, алюминий - остальное. При этом суммарное содержание цинка и меди не превышает 15 мас. %, а отношение содержания никеля к меди составляет от 1:2 до 1:4. При вакуумной пайке припой дополнительно содержит магний в количестве 0,1-1 мас. %. (Патент №2596535 РФ, МПК B23K 35/28, С22С 21/02, С22С 21/10, С22С 21/12. Припой для пайки алюминия и его сплавов / В.В. Степанов, В.Н. Мироненко, В.В. Васенев [и др.] (РФ) - №2014147378/02, заявл. 26.11.2014, опубл. 10.09.2016. Бюл. №25).

Данный припой принимаем за прототип.

Известный припой в виде проволоки относится к цинковым силуминам, содержащим 2-10% цинка, который хорошо растворим в твердом алюминии, создает растворное упрочнение, имеет сравнительно высокую плотность и прочность σB=192-298 МПа и обладает способностью сохранять прочность, твердость и сопротивление действию знакопеременных нагрузок после кратковременных и длительных нагревов до температур 300-500°С. Кроме того, легирование цинком позволяет снизить температуру плавления припоя до 512-567°С.

Однако использование в составе припоя в качестве легирующих компонентов, как тугоплавких металлов - никеля, кобальта, ванадия и молибдена, так относительно легкоплавких металлов - олова, алюминия, цинка и меди, приводит к увеличению температурного интервала кристаллизации и, как следствие, вызывает снижение литейных свойств и появление склонности к образованию микротрещин при кристаллизации. Кроме того, многокомпонентность состава известного припоя значительно усложняет технологию производства, неизбежно приводит к появлению дендритной ликвации, к неоднородности химического состава и неравномерности физико-механических свойств в объеме получаемых изделий методами литья, что является причиной его низкой пластичности -менее δ=1% и, как следствие, снижает его технологичность при изготовлении из него проволоки, так и при последующем ее применении при пайке.

Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение технологичности при изготовлении припоя в виде проволоки и ее применения при пайке.

Поставленная задача достигается тем, что припой в виде проволоки для пайки алюминия и его сплавов, содержащий кремний, цинк, алюминий, содержит указанные компоненты при следующем содержании, мас. %: кремний - 12±0,3, цинк - 12,5±2,5; алюминий - остальное.

Выбор граничных значений параметров компонентов, указанных в формуле изобретения, обусловлен следующим.

Кремний образует с алюминием эвтектику Al-11,7 Si (мас. %) с температурой плавления 577°С, что позволяет в дальнейшем закристаллизоваться вблизи эвтектической «площадки» легкоплавким фазам эвтектики с участием цинка и сформировать достаточно прочную структуру, способную противостоять усадке до полного затвердевания без образования горячих трещин.

Легирование припоя цинком в количестве 12,5±2,5 мас. % снижает температуру плавления припоя, повышает его жидкотекучесть и обеспечивает оптимальное соотношение значений пластичности и прочности при изготовлении из него проволоки.

Отсутствие тугоплавких металлов и снижение количества легирующих компонентов (с 9 до 2) в составе предлагаемого припоя существенно снизит появление дендритной ликвации, повысит однородность физико-механических свойств в объеме получаемых изделий методами литья, улучшит литейные свойства и существенно снизит вероятность образования микротрещин при кристаллизации. Кроме того, производство известного припоя в виде проволоки будет существенно проще. Все это в совокупности позволило достичь поставленной цели - повысить технологичность при изготовлении припоя в виде проволоки и при последующем ее применении при пайке.

Для получения предлагаемого припоя в виде проволоки были приготовлены композиции, химический состав и свойства которых в сопоставлении с известным припоем приведены в табл. 1 и 2. Припои пяти предлагаемых составов (табл. 1) получали расплавлением алюминиевой чушки АК12 (Al-12Si) и растворением в расплаве цинка. Для сравнительных испытаний использован припой-прототип состава 6 (см. таблицу 1).

При испытании паяных соединений на разрыв было установлено, что повышение содержания Zn уменьшает прочность припоя в виде проволоки, но при этом увеличивается пластичность, что позволяет получать припой в виде проволоки необходимого типоразмера в согласно ГОСТ 7871-75 в отличие от припоя-прототипа в виде проволоки (табл. 2).

Прутковые заготовки из предлагаемого припоя и прототипа диаметром 5,0 мм с химическими составами, представленными в табл. 1, получали методом совмещенного литья и прессования с помощью установки Conform. Далее эти заготовки подвергались гомогенизационному отжигу. После охлаждения данные заготовки перед сортовой прокаткой подвергались резке на прутки длиной по 1 метру. На сортовом прокатном стане изготавливалась квадратная проволока с размерами стороны квадрата 1,1 и 1,3 мм и проволока круглого сечения диаметром 1,2 и 1,4 мм согласно ГОСТ 7871-75. Готовый припой в виде проволоки сматывался в бухты и отжигался при нагреве около 500°С и выдержке в течение 6 часов с последующим охлаждением на воздухе. При этом на поверхности проволоки, полученной из припоев составов 1 и 5, имелись микротрещины и надиры, что не позволило ее использовать при пайке.

Следует отметить, что из припоя-прототипа не удалось получить качественную проволоку на установке Conform. На поверхности проволоки из припоя-прототипа после прессования имелись трещины, что не позволило дальше ее обрабатывать на сортовом прокатном стане.

Полученную проволоку из составов припоев 2, 3 и 4 использовали при пайке волноводов из алюминиевого сплава АД31. Температура пайки припоями составляла 570°С. Визуальным осмотром после пайки установлено, что образцы, паянные припоями составов 2, 3 и 4 в виде проволоки, имеют ровные и непрерывные галтели. Ускоренные коррозионные испытания показали удовлетворительную коррозионную стойкость паяных соединений припоями состава 2, 3 и 4.

Таким образом, предлагаемый припой по сравнению с прототипом позволяет получать из него проволоку необходимого типоразмера в согласно ГОСТ 7871-75, обеспечивает более высокую технологичность припоя в виде проволоки и проведение пайки при температурах не более 570°С, что позволит эффективно использовать предлагаемый припой в виде проволоки для пайки различных изделий из конструкционных алюминиевых сплавов.

Припой в виде проволоки для пайки алюминия и его сплавов, содержащий кремний, цинк, алюминий, отличающийся тем, что он содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас. %: кремний 12±0,3, цинк 12,5±2,5, алюминий - остальное.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к деформируемым сплавам на основе алюминия и может быть использовано для защиты космических аппаратов от микрометеоритов и техногенных тел. Сплав на основе алюминия содержит, мас.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению композиционных материалов, и может быть использовано для получения композиционных материалов с повышенными антифрикционными свойствами, а также материалов электротехнического назначения, щеток, вставок пантографов, токосъемников.

Изобретение относится к области металлургии литейных сплавов, в частности антифрикционных сплавов на основе алюминия, и может быть использовано для деталей, работающих в условиях трения скольжения.

Изобретение относится к области металлургии высокопрочных материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 150°С, таких как детали летательных аппаратов (самолетов, вертолетов, ракет), автомобилей и других транспортных средств (велосипедов, самокатов, тележек), детали спортинвентаря и др.

Изобретение относится к деформируемым свариваемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в качестве противометеоритной защиты критических элементов космических аппаратов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству высокопрочных материалов на основе алюминия, и может быть использовано для получения ответственных изделий, работающих под действием высоких нагрузок, в частности для изготовления деталей, используемых для автомобилестроения, летательных аппаратов, спортивного инвентаря, корпусов электронных устройств и др.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к высокопрочным сплавам на основе алюминия. Сплав на основе алюминия содержит, мас.%: медь 0,5-3,5; магний 1,5-4,5; цинк 7,0-10,0; марганец 0,005-0,9; цирконий 0,005-0,5; кобальт 0,005-0,5; церий 0,005-0,5; бериллий 0,0001-0,01; по крайней мере один элемент из группы, содержащей железо, никель 0,005-0,35 каждого, и по крайней мере один элемент из группы, содержащей скандий, титан 0,001-0,35 каждого, бор, углерод 0,0001-0,02 каждого, алюминий остальное.

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний 5-13, медь 1-13,5, цинк 2-10, никель 0,5-4,5, олово 0,1-0,3, по меньшей мере один элемент из группы, включающей стронций 0,001-0,2, натрий 0,001-0,2, титан 0,001-0,1, ванадий 0,001-0,2, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы кобальт 0,001-0,8, молибден 0,001-0,8, бериллий 0,001-0,1, алюминий остальное.

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, используемым для получения порошков, применяющихся для получения деталей с использованием аддитивных технологий.

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении фасонных отливок различными методами литья, в частности дисков автомобильных колес методом литья под низким давлением.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к технологии производства алюминиевых сплавов. Способ получения алюминиевого сплава, легированного кремнием, включает введение в расплав алюминия кремния и тугоплавких металлов, при этом перед введением в расплав алюминия жидкий кремний подвергают окислительному рафинированию от кальция и фосфора, смешивают с жидким алюминием, тугоплавкие металлы вводят в расплав в виде легкоплавких лигатур, после чего зеркало сплава в ковше укрывают расплавленным силикатом натрия, транспортируют, заливают в миксер и добавляют необходимое для получения заданного состава сплава количество алюминия.

Изобретение относится к стальному листу с покрытием из сплава на основе Al, нанесенным погружением в расплав, имеющему высокую обрабатываемость. Слой покрытия из сплава на основе Al, нанесенный погружением в расплав, содержит от 1,0 до 12,0 мас.% кремния и от 0,002 до 0,080 мас.% бора и образован на поверхности стального листа-подложки, причем слой покрытия имеет соотношение IMAX/I0, равное 2,0 или более, полученное измерением профиля по глубине с помощью оптической эмиссионной спектрометрии c тлеющим разрядом (GDS) от наружной поверхности в глубину слоя покрытия, где IMAX является максимальной интенсивностью обнаружения бора в зонах с глубиной распыления от 0 до 1,0 мкм, а I0 является средней интенсивностью обнаружения бора в пределах глубины распыления от 1,0 до 5,0 мкм.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к электролитическому производству алюминия, и может быть использовано в процессах подготовки алюминиевых сплавов с высоким содержанием кремния (силуминов) марок АК5М2, АК7, АК7пч, АК8М3, АК9, АК12 и других.

Изобретение относится к созданию плакированного алюминием стального листа, используемого для горячего прессования, который имеет превосходные смазывающую способность в горячем состоянии, коррозионную стойкость после нанесения красочного покрытия и пригодность к точечной сварке.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к многослойному алюминиевому листу для высокотемпературной пайки. Многослойный лист для бесфлюсовой высокотемпературной пайки содержит сердцевину из алюминиевого сплава, покрытую промежуточным слоем алюминиевого сплава, и нанесенный на промежуточном слое припой из алюминиевого сплава.

Изобретение относится к способам получения металлической бутылки с горлышком с резьбой. Способ производства изготавливаемой прессованием путем ударного выдавливания металлической бутылки с резьбой для напитков включает получение заготовки из алюминиевого сплава, смешанного из скрапа алюминиевого сплава и относительно чистого алюминиевого сплава, при этом указанный скрап алюминиевого сплава содержит: между около 0,20 мас.

Изобретение относится к металлургии, а именно к модифицированию алюминиево-кремниевых сплавов доэвтектического и эвтектического составов и может быть использовано в технологии приготовления алюминиево-кремниевых сплавов для получения фасонных отливок.

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.%.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к многослойному алюминиевому листу для высокотемпературной пайки. Многослойный лист для бесфлюсовой высокотемпературной пайки содержит сердцевину из алюминиевого сплава, покрытую промежуточным слоем алюминиевого сплава, и нанесенный на промежуточном слое припой из алюминиевого сплава.

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой в виде проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.: кремний 12±0,3, цинк 12,5±2,5, алюминий - остальное. Припой обеспечивает проведение качественной пайки при температурах не более 570°C, что позволяет использовать его для пайки большинства конструкционных алюминиевых сплавов. 2 табл.

Наверх