Припой для пайки алюминиевых сплавов в вакууме

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюэ Советсиив

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 200677(21) 2498416/25-27 с присоединением заявки Но (51)М. Кл.

В 23 К 35/28

С 22 С 21/10 (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.781. . 36 (088.8) Опубликовано 0 50 7 79, Бюллетень Но 2 5

Дата опубликования описания 050779 (72) Авторы изобретения

В.M.ËÿêHí, A A Суслов, В.А.Ермолов, В.Н.Костиков, Ю.Л. Яровинский и M.Ã.Âeíåäèêòoâà (71) Заявитель (5 4 ) ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ АЛЮМИНИЕВЫХ С ПЛА ВОВ

В ВАКУУМЕ

Изобретение относится к пайке, в частности, к составу припоя для пайки алюминиевых сплавов в вакууме.

Известен припой для вакуумной пайкии алюми ни евых спл ав ов, содержащий, вес.%:

Магний 1 — 10

Кремний 3 - 12

Медь ..=.10

Цинк 5 — 15

Алюминий Ост ал ьн ое

Температура плавления припоя 530540 С (1) .

Однако этот припой обладает сравнительно невысокими механическими свойствами при повышенных температурах. Поэтому их нецелесообразно испольэовать для пайки высокопрочных алюминиевых сплавов. 20

Известен также припой для пайки алюминиевых сплавов в вакууме, cодержащий, вес.%:

Магний 1,5 — 6,0

Кремний 5 - 12 25

Никель 2 - 6

Алюминий Остальное (2) .

Недостатком этoro припоя является то, что им невозможно производить пайку большинства сложнолегированных высокопрочных алюминиевых сплавов.

Кроме того, паяные соединения, полученные с использованием известного припоя, обладают пониженными механическими свойствами при комнатной и повышенных температурах от 20 до

300 С.

Целью изобретения является повышение механических свойств паяных соединений в интервале температур от 20 до 300оC

Поставленная цель достигается введением цинка, марганца и циркония . в припой, содержащий алюминий, магний, никель и кремний, при следующем соотношении компонентов припоя, вес.%г

Кремний 8,0 — 10,0

Магний 0,8 — 1,5

Цинк 5,0 — 7,0

Никель 4,0 — 6,0

Марганец 0,1 — 0,5

Цирконий 0,1 - 0,15

Алюминий Остальное

Выбор такого состава припоя и процентное coo íñþåíèå его легирующих компонентов обусловлено необходимостью снижения температуры плавления известного припоя и обеспечения

671962

4,0 .Оi1 0,1 Осталь- 550 яое

30 25 15

6,0

9,0 1,2

5,0 0,3 0,12 Осталь- 555

" иое

31 27 18

10,0 1,5

6,0 0,5 0,15 Осталь- 560 — " ное

7,0

33 29 21

10 высоких механических свойств паяных соединений при комнатной и повышен нйх температурах.

Введение цинка в припой обусловлено необходимостью понижения температуры плавления и повыаения, жаропрочности паяных соединений. Последнее достигается эа счет легирования твер"дого раствора и образования упрочняющих фаэ в припое типа А1 Мд Еп и

Mg Zng. При содержании цийка в йрипое до 5;0% недостаточно снижается темпе- 10 ратура плавлейия, а при содержании его более 7,0% снижается прочность паяных соединений за счет выделения цинка из твердого раствора s виде самостоятельной фазы. 15

Марганец в припое вызывает нейт"1Ылизацив вредных примесей, в особенности железа. Он связывает их в слож ные комплексные соединения- тийа

" AlFeSXMn, которые кристаллиэуются в 20 форме комплексных включений. Содержа"-"нйе маргайца менее 0,1% не обеспечи вает нейтрализацию вредных примесей в припое, а при его содержании более

0,5% появляется самостоятельная мар- д8 ганцвиатая фаза, ухудшающая свойства

--припоя и паяных соединений. Наличие никеля в припое от 4,0-6,0% улучшает его растекаемость и уменьшает эрозию основного материала при пайке ° Содер- 30 жанне его в меньших количествах не обеспечивает улучшение указанйых характеристик припоя, а при большем содержании никеля происходит заметное охрупчивание припоя и паяных соединений. .-. — Наличие магния в припое обеспечивает возможность пайки припоем в вакууме. При содержанйи магния в"припое менее 0,8% не обеспечивается стабильность процесса пайки, а содержание ". 40 его в припое за счет образования интерметаллических соединений типа

Mg,81 и MgZn, .

Кремний является основным легирующим компонентом. Однако содержание его в припое менее 8,0% и более 10% приводит соответственно к увеличению температуры плавления и жидкотекучес. ти,, тйо приводит к значительной эрозии основного материала при пайке.

Добавка циркония в припой в количестве 0,1-0,15% оказывает модифицирующее действие на структуру сплава, которая становится более мелкодисперсной и равновесной, что, в свою очередь, благоприятно влияет на меха- нические свойства паяных соединений.

При меньшем содержании циркония в припое не проявляется в полной мере эффеКт модифицирования, а при большем содержании его в сплаве возможно появление в припое в виде самостоятельной фазы.

Припой изготавливается обычным способом - оплавлением компонентов с последующей разливкой на слитки и прокаткой в полосы или ленты, которые можно испольэовать для плакирования алюминиевых сплавов.

Заданный состав припоя можно получить также при пайке алюминиевого сплава системы Al-Ид-Еп-Mn-Zr npu плакировании его силумином с содержаййем кремния 8,0-.10% и покрытием гальваническим методом никеля 2-3 мкм.

В этом случае в процессе пайки при температуре 550-560 С происходит сплавление силуминового припоя с никелем и взаимодействия образующейся при этой жидкой Фазы с основным алюминиевым сплавом, в результате чего обеспечивается легирование этой фазы компонентами Mg, Mn, Zr до заданного состава припоя.

Пайку припоем производят в вакуумных печах со степенью разрежения не менее 10 мм рт.ст. Для обеспечения высоких механических свойств паяных соединений и основного материала после пайки производят тервеаческую обработку, принятую для наяемого сплава.

С целью проверки свойств паяных соединений были выплавлены сплавы при минимальном, максимальном и оптимальном.соотношении легирующих компонентов.в припое, которыми производилась пайка сплавов системы алюминий -цинк -магний и последующая теоретическая обработка.

Состав и свойства сплавов и паяных ими соединений приведены в нижеследу- ющей таблице.

671962

Формула из дбрет ения

Составитель В.Плахтий

Техред Л. Алферова Корректор М.Вигула

Редактор И.Марховская

Заказ 3764/12 Тираж 1221 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4

Сравнительно низкая температура пайки, способность паяных соединений упрочняется при термической обработке, высокая прочность паяных соединений при температурах до 300 С дают возможность применять разработанный припой для создания паяных конструкций из сложнолегированных, высокопрочных термоуправляемых алюминиевых сплавов, работающих в условиях значительных эксплуатационных нагрузок и повышенных температур. Это позволяет расширить номенклатуру паяемях алюминиевых узлов, а также в ряде случаев изготавливать их иэ алюминиевых сплавов взамен стали, медных сплавов и титана, что может значительно снизить вес и трудоемкость их изготовления.

Кроме того, возможность применения бесфлюсовой пайки в вакууме ври использовании разработанного припоя взамен флюсовой пайки повышает ка» чество и надежность иэготавливаеьих узлов, а также снижает трудоемкость и стоимость их изготовления за счет исключения дорогостоящих флюсов и малопроизводительйых операций отвывки от них после пайки.

Припой для пайки алюминиевых сплаS вов в вакууме, содержащий кремний, магний, никель, алюминий, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения механических свойств паяных соедииений при комнатной и повыр шенных температурах, он дополнительно содержит цинк, марганец и цирко-. ний, нри следующем соотношении компонентов, вес.%:

Кремний 8,0 - 10,0

Магний, 0,8 - 1,5

Никель 4,0 - 6,0

Цинк, 5,0 - 7,0

Марганец 0,1 - 0,5

Цирконий - 0,1 — 0,15

Элюмииий Остальное

ИстОчники информации, принятые во внимание прн экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР в 325137, кл. В 23 К 35/28, 26,10.70.

2. Авторское свидетельство СССР.

В 247024, кл. В 23 К 35/28, 12 ° 04.68.