Способ пайки графита со сталью

 

E ОП И

ЙЗОБРЕТЕЙ ИЯ () 1) 501842

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.03.74 (21) 2004528/25-27 (51) М. Кл.- зВ 23К 1/20 с присоединением заявки Ме (23) Приоритет

Опубликовано 05.02.76. Бюллетень Хе 5

Дата опубликования описания 22.04.76

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений (53) УДК 621.791,3 (088.8) и открытий (72) Авторы изобретения

Л. Т. Аникин, Г. А. Кравецкий, Д. С. Мишин, А. Н. Шуршаков, А. В. Втулкин и В. С. Дергунова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПАЙКИ ГРАФИТА СО СТАЛ6Ю

Изобретение относится к способам пайки, в частности к способу пайки графита со сталью.

Известен способ пайки графита со сталью, при котором на паяемую поверхность графита наносят покрытие, содержащее титан или цирконий, размещают припой и нагревают.

Наличие химически активных карбидообразующих добавок переходных металлов повышает температуру плавления припоя. Так, например, добавка 10 вес. /о титана повышает температуру плавления припоя ПСР-45 с 850 до 1000 С, а добавка такого же количества титана в припой на основе олова или свинца увеличивает температуру плавления в 3—

4 раза.

Повышение температуры плавления припоев приводит к увеличению энергетических затрат и к вероятности растрескивания графита при остывании после пайки (особенности силипированного графита, содержащего большое количество карбида кремния) .

Кроме того, наличие химически активных добавок делает необходимым проведение процесса пайки в контролируемой атмосфере в вакууме или инертном газе, предохраняющей легирующие добавки от окисления. Неооходимость защитной атмосферы требует создания специальных установок с герметичными рабочими камерами и затрудняет проведение пайки в монтажных условиях.

С целью повышения прочности паяного соединения при использовании припоев на медной, железной, свинцовой или оловянистой основах предложен способ, по которому в качестве покрытия наносится силикатная или боросиликатная пленка, а пайка проводится припоями, содержащими элементы, окислы которых образуют вместе с силикатной или боросиликатной пленкой шпинели типа МеО—

$10з или МеΠ— $10 — В20з. Такие шпинели образуются, например, при добавлении в медь таких элементов, как фосфор, цинк, свинец.

При этом для образования шпинелей на границе припой — графит содержание шпинелеоб15 разующего элемента должно быть не менее

10О/о. Нанесение силикатной или боросиликатной пленки осуществляется объемной или поверхностной пропиткой графитовой детали жидким кремнием или его сплавом с бором в условиях вакуума с низким разрежением (2 10 — — 1-10 — 1 мм рт. ст.), когда в результате пропитки на поверхности изделий образуется силикатная или боросиликатная пленка толщиной 0,1 — 0,2 мм, прочно сцепленная

25 с графитовой основой.

Пропитка графита кремнием или сплавом кремния с бором проводится при температурах 1850 — 2100 С и выдержке в течение 15—

30 40 мин.

501842

Формула изобретения

Составитель В. Плахтий

Техред Е. Подурушина

Редактор М. Васильева

Корректоры: Н. Аук и 3. Тарасова

Заказ 753/4 Изд. № 238 Тираж 1178 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Пропитку графита расплавами кремния можно проводить и при более глубоком вакууме (10 — — 10 — ) мм рт. ст., только тогда для получения окисной пленки на поверхности графитового изделия его необходимо перед пайкой нагревать на воздухе при температурах 1600 — 1800 С в течение 20 — 40 мин.

Процесс смачивания твердого тела жидким расплавом происходит в том случае, когда имеет место понижение свободной энергии на границе жидкость — твердое тело, т. е. когда на межфазной границе происходит химическое взаимодействие жидкого расплава с поверхностью твердого тела.

В предлагаемом способе в процессе пайки графита со сталью на воздухе на межфазной границе припой — графит с силикатной или боросиликатной пленкой образуются шпинели типа МеО.SiO или МеО.SiO В Оз. Для этого в припой необходимо ввести не менее 10% шпинелеобразующего металла, например цинка, фосфора, свинца, кальция и др., а процесс пайки вести на воздухе, когда эти элементы активно окисляются.

Понижение свободной энергии на границе графит — припой происходит в этом случае в процессе химического взаимодействия окислов элементов припоя с силикатной или боросиликатной пленкой на графите. Добавки в медь свинца, фосфора, кальция или цинка благоприятны потому, что, во-первых, температура плавления припоя понижается с 1090 для чистой меди соответственно до 990, 715, 850 †9 С; во-вторых, окисление элементов припоя практически не приводит к повышению вязкости жидкости и не повышает температуру плавления припоя, что делает возможным проведение процесса пайки на воздухе;

10 в-третьих, пластические свойства меди не ухудшаются с введением шпинелеобразующих элементов, что благоприятно сказывается на релаксацию напряжений, возникающих при охлаждении соединенных изделий после пай15 ки.

1. Способ пайки графита со сталью, при ко20 тором на паяемую поверхность графита наносят покрытие, размещают припой и нагревают, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности паяного соединения при использовании припоев на медной, железной, 25 свинцовой или оловянистой основах, в качестве покрытия наносят силикатосодержащую пленку.

2. Способ пайки по п. 1, от л ич а ю щи йся тем, что в качестве покрытия наносят боросиликатную пленку.