Флюс для высокотемпературной пайки

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.10.79 (21) 2830284/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К .

В 23 К 35/362

Гасударственный кенитет (53) УДК 621.791..048 (088.8) Опубликовано 23.08.81. Бюллетень №31

Дата опубликования описания 28.08.81 йо делан изобретеии» и еткрнтий

Б. А. Подольский, М. P. Леписко, М. В. РгаствОрце,"------.

В. И. Боровик и Л. И. Гавриличенко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ФЛЮС ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ

ПАЛКИ

Данное изобретение относится к паяльному производству, в частности к флюсам для высокотемпературной пайки, применяемым преимущественно при индукционной пайке твердосплавного инструмента.

Известен флюс для высокотемпературной пайки (1), содержащий, вес. /О.

Бура 12

Кислота борная 78

Кальций фтористый 10

Основной недостаток этого флюса — низкое качество соединения при пайке твердосплавного инструмента. Одной из причин низкого качества паяного твердосплавного инструмента является плохая смачиваемость поверхности твердых сплавов припоями. Кроме того, наличие свободного и химически связанного углерода на поверхности твердо- 1 го сплава препятствует припою образовать в процессе пайки взаимные металлические связи на границе раздела припой — твердый сплав и тем самым обеспечить механическую прочность паяного соединения.

Для увеличения активности флюса по отношению к свободному и химически связанному углероду твердого сплава во флюс вводят окислы переходных металлов, напри2 мер кобальта и вольфрама, химическое родство которых с кислородом при температуре пайки сравнительно невелико.

Наиболее близким по своему составу и достигаемому эффекту к предлагаемому является флюс (2), содержащий, вес. %:

Фтористый калий 5,0 — 8,0

Фтористый натрий 2,0 — 4,0

Окись кобальта 0,1 — 1,0

Окись вольфрама 1,0 — 10,0

Вольфрамат кобальта 0,1 — 8,0

Кислородное соединение б ра Остальное

В процессе пайки устранение вредного влияния углерода на смачиваемость поверхности твердого сплава достигается тем, что при 850 в 1200 С окислы кобальта и вольфрама термически разлагаются и выделяют кислород, который расходуется на окисление карбидов с последующей возгонкой углерода в виде угарного и углекислого газа в атмосферу.

Однако в известном флюсе на границе раздела припоя и твердого сплава имеются шлаковые и газовые включения, что снижает плотность паяных соединений и, следовательно, ухудшает их эксплуатационные

856719

Таблица 1

Состав флюса, вес. 7

Борный ангидрид В О

Дисилицид тантала

TaSi пп

4,2

0,12

0,2

Остальное

6,5

4,2

6,36

То же

8,8

8,2

12,6 свойства. В наибольшей степени этот недостаток флюса проявляется при индукционной пайке резцового инструмента из числа твердых сплавов систем карбид вольфрама — карбид титана — кобальт, карбид вольфрама — карбид тантала — ко5 балы и карбид вольфрама — кобальт, содержащих относительно невысокий процент кобальта.

Цель изобретения — создание флюса для высокотемпературной пайки, обеспечивающего повышение плотности паяных соединений.

Поставленная цель достигается тем, что флюс дополнительно содержит бориды и силициды переходных металлов с порядковыми номерами 21 — 28 и 39 — 42 при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Фториды щелочноземельных металлов 4,2 — 8,8

Бориды переходных

20 металлов 0,12 — 12,6

Силициды переходных металлов 0,2 — 8,2

Кислородное соединение бора Остальн9е

Бескислородные соединения бора и кремния из числа переходных. металлов с порядковыми номерами 21 — 28, например группы железа (Fe, Со и Ni), окисляются, образуя боросиликатную массу, пленка которой обладает достаточной прочностью, плотностью и эластичностью, что позволяет надежно изолировать паяное соединение от внешней среды: в процесса пайки с индукционным нагревом токами высокой частоты тепло, генерируемое в поверхностных слоях металла, в первую очередь расходуется на сплочение разобщенных легкоплавких соединений бора. В этот период кислоКальций гек- Пентабосафтороси- рид моликат CaSIF@ либдена

МоаВ родные соединения бора образуются за счет кислорода, адсорбированного на поверхностях подложки, пластинки твердого сплава, твердого припоя и в меньшей мере на поверхностях собственных частиц. Этот период флюсования в интервале 150 †6 С обеспечивает монолитность карбидов на поверхности твердого сплава.

Монолитность карбидной составляющей поверхности твердого сплава при выходе на температуру пайки до расплавления припоя обеспечивается тем, что окислы, например группы железа (Fe —  — Si, СΠ—  — Si u

Ni —  — Si) способны увеличить плотность защитного покрова на границе раздела флюс — твердый сплав путем создания

«запретной зоны» для диффузии химически свободного к слорода H поверхности твердого сплава, при этом бор и его кислородные соединения являются замедлителями (ингибиторами) перевода химически связаного и свободного углерода в летучие соединения.

Кроме того, являясь поверхностно-инертными соединениями по отношению к химически связанному и свободному углероду и обладая сравнительно ограниченной взаимной растворимостью Fe —  — Si, с одной стороны, и WC — TiC — Со, с другой, боросиликаты железа на границе раздела флюс— твердый сплав способны тормозить массоперенос кислородных соединений углерода, переход которых в шлак и газообразные продукты приводит к нарушению монолитности металлических связей на границе раздела припой — твердый сплав.

В табл. 1 представлены примеры составов предлагаемого флюса.

В табл. 2 — некоторые показатели качества паяных соединений.

856719

Таблица 2

Технологические свойства

Состав флюса

Наличие коррозии на поХарактер твердого паяного

Качество пайки (наличие дефектов) разрушения сплава и оединения верхности твердого сплава

Между 1-2 заточками имеет место выкрашивание режущей кромки. Стойкость резцов между очередной заточкой )25 мин

Поверхность Отдельные чистая поры в металле припоя

То же

Металл припоя плотный

То же как в процессе смачивания жидким припоем поверхности пластинки, так и на стадии их совместной кристаллизации.

Таким образом, реализуется процесс индукционной пайки твердосплавного резцового инструмента, где в качестве флюса применяется предлагаемый состав, который обес.печивает монолитность карбидов, снижает твердость и увеличивает плотность металлических связей на межфазной границе припой — твердый сплав.

Кроме того, снижается вероятность зарождения и развития трещин на подложке твердого сплава.

Формула изобретения

Флюс для высокотемпературной пайки, преимущественно индукционной пайки твер45 досплавного инструмента, содержащий кислородное соединение бора и фториды щелочно-земельных металлов, отли вдающийся тем, что, с целью повышения плотности паяных соединений, флюс дополнительно содержит бориды и силициды переходных металлов с порядковым номерами 21 — 28 и 39—

42 при следующем соотношении компонентов, вес %:

Бориды переходных металлов

Фториды щелочноземельных металлов 4,2 — 8,8 бориды переходных металлов

0,12 — 12,6

Применение флюса предлагаемого состава позволяет уменьшить количество адсорбированного кислорода по мере увеличения температуры в пределах 150 — 300 С путем предварительного подогрева паяемого соединения; свести до минимума количество адсорбированного кислорода при 350 С и выше путем обработки паяемой поверхности легкоплавкими боросодержащими материалами; предотвратить коррозионное разрушение в процессе пайки путем изоляции поверхности твердого сплава от окружающей среды прочными и эластичными боросиликатными соединениями переходных металлов; обеспечить равномерное объемное тепловложение в пластинку твердого сплава до расплавления припоя; снизить возможность перегрева пластинки твердого сплава в процессе нагрева и пайки; обеспечить постоянную вязкость боросиликатной защитной пленки путем термического разложения и обменных реакций бескислородных соединений бора и кремния; свести до минимума растворение металла, образующего карбиды, молекулярный и атомарный углерод поверхности твердого сплава в компонентах флюса, что позволяет сохранить геометрические размеры пластинки; путем комплексной обработки расплава припоя такими восстановителями, как водород, кальций и кремний в паяном шве и переходной зоне паяного соединения получить плотный металл; обеспечить образование металлических связей типа твердых растворов на границе раздела твердый сплав — припой

Нормальный износ.

Стойкость резцов между очередной заточкой 185 мин

Нормальный износ.

Стойкость резцов между очередной заточкой 182 мин

Силициды переходных металлов 0,2 — 8,2

Кислородное соединение бора Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

856719

1. Хряпин В. Е. и Лакедемонский А. В.

Справочник паяльщика. М., «Ма1пиностроение», 1974, с. 115, табл. 189, флюс Мо 4.

2. Авторское свидетельство СССР № 338332, кл. В 23 К 35/362, 1970 (прототип) .

Составитель Е. Говорин

Реда кто р С. Роди ко в а Текред А. Бойкас Корректор Г. Решетник

Заказ 7082/16 Тираж 1148 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4