Прокладка для металлокерамической пайки

 

E. К. Лысенко, А. Л. Ткачев, B. K. Дворяк " ---- —и Ю. Д. Чоктионов (72) Авторы изобретеиия (71) Заявитель (54) ПРОКЛАДКА ДЛЯ МЕТЛППОККРАМИЧЕСКОЙ

ПАЙКИ

Изобретение относится к пайке и соединениям графитовых, карбидных и карбидографитовых материалов и может быть использовано в высокотемпературной технике.

Известна металлокерамическая пайка деталей с использованием пористой прокладки, помещаемой в паяемом зазоре и смачиваемой припоем. В качестве прокладки IIpH этОм используют порошок ме талла, либо его волокно (11.

Недостатком таких прокладок является низкая жаропрочностьи механическая прочность паяного шва, так как предполагает использование легкоплавких прнпоев.

Известно использование пористой про1$ кладки из графитового волокна, помещаемой в паяемый зазор и пропитываемой карбидообразующим металлом, например кремнием (2 j .

Недостаток такой прокладки заключается в невысокой прочности получаемого паяного соединения при пайке графитовых, карбидных и карбидографитовых деталей.

Uem изобретения - повышение качества и прочности паяного соединения.

Поставленная цель достигается тем, что в пористой прокладке углеродного во локна покрыты никелем толщиной 0,20,5 от диаметра волокон, причем открытая пористость ее составляет 70-90%.

Такая прокладка, помещенная между соединяемыми деталями, принимает форму зазора. Ее пропитывают карбйдообраэующжм металлом {, Nt}, 54 и т.д.) путем погружения свободного ее конца в расплав металла. Пористость прокладки (90-70 Ь)выбирают из условия обеспечения капнллярного эффекта и образования карбида в паяемом зазоре при взаимодействии угперодных волокон с расплавом карбидообраэующего металла.".

При контакте расплава карбидообразую щего металла с никелем волокон образуют интерметаплиды (Ni ZË", Я NQ и т.д.), которые повышают смачиваемость пористой прокладки и тем.самым обеспечивают ее равномерную пропитку. Кроме того, как

88491 8 4

ЗО

55 показали проведенные исследования, никель улучшает спекаемость образовавшегося в паяемом зазоре карбида метаппа, например карбида циркония. Все это приводит к улучшению качества паяемого зазора и повышению его прочности. В процессе изотермического высокотемпературного отжима (2000-2400 С} никепь испаряют из паяемого зазора и тем cBMbIM повышают его жаропрочность. Толщину никелевого покрытия на углеродных волокнах (0,20,5 от диаметра волокон) вь бирают из условия обеспечения достаточной эластичности прокладки и спекаемости карбидной фазы в па.-",емом зазоре. Толщина углеродных нитей (феломентов) обычно составляет 8-10 мкм, поэтому толщину никелевого покрытия на нитях выоирают равной

2 мкм.

На чертеже изображена предлагаемая прокладка .

Она состоит из углеродных нитей 1 никелевого покрытия 2 и пустот 3 между волокнами.

Величину пористости (пустот), заполняемой в процессе пропитки расплавом металла, регулируют варьированием величины зазора между соединяемыми деталями и усилия в зазоре при нх сборке..

Предлагаемая прокладка была опробована при пайке графитовых карбидных и карбидографитовых деталей.

Пример 1. Пористую прокладку размером 10х40х1 мм вырезают из графитавой ткани ТГН-2М на основе высокомодульных графитовых волокон, покрытых никелем толщиной 3 мкм, что составляет

30% от диаметра углеродных феломентов.

Прокладку помещают в зазоре между соединяемыми деталями (пластины из карби да циркония размером 10х10х25 мм)Усилие при стягивании пластин подбирают таким образом, чтобы расчетная пористость прокладки в зазоре составила 70%. Сво-бодный конец пористой прокладки помешают- в расплав цнркония при 2000оС и выдерживали в течение 30 мин, затем температуру поднимают до 2400оС и делают выдержку в течение 1 ч. Прочность паяного соединения на разрыв оказалась рав ной 10,5 кг/мм, в то время как для паяного соединения, полученного с использованием просто углеродных волокон, .2 она составляет лишь 6,4 кг/мм ., Испытания на термопрочность показали, что полное соединение выдержало 8 циклов охлаждения в воду при исходной температуре 100 С.

Пример 2. Пористую прокладку размером 80хЗОх1 мм, вырезанную из ткани ТГ11-2М на основе графитовых во.локон, покрытых никепем толщиной 5 мкм, помещают в зазоре между пластинами размером 30х40х10 мм, изготовленными из графита МПГ. Усилие в зазоре подбирают таким образом, что расчетная пористость составпяет 90%. Выступающий конец прокладки погружают в расплав циркония цри 2000оС и проводят термообработку по режимам примера 1.

Предел прочности паяцого соединения на разрыв оказался равным 4,80 кг/мм против 3,2 кг/мм для паяного соедине2. ний, полученного с использованием известной прокладки.

Пример 3. Прокладку из ткани

ТГН-2М размером 25х80х1 мм с толщиной никелевого покрытия на волокнах, равной 3 мкм, помещают между деталями (30x х30х15 мм), йзготовленными из карбидографита. Расчетная пористость после стягивания пластин составляет 85%. Вы-. ступающий конец прокладки помешают в расплав циркония и проводят пропитку и термообработку по режимам примеров 1 и 2.

Предел прочности паяного соединения

2. на разрыв оказался равным 4,5 кг/мм против 2,9 кг/жР- для паяного.

При использовании предлагаемой конструкции прокладки достигается улучшение качества паяного соединения, увеличивается его механическая прочность в 1,51,8 раза. Повышение качества и прочности паяного соединения достигается за счет равномерного заполнения зазора карбидообразуюпп м металлом и улучшения спекаемости карбидной составляющей за счет никеля.

Формула изобретения

Прокладка для метаплокерамической пайки, преимущественно графитовых, карбидных и карбидографитовь.х деталей, содержащая углеродные волокна, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения прочности и качества паяного соединения, углеродные волокна покрыты никелем толшиной 0,2-0,5 от диаметра волокон, причем открытая пористость ее составляет

70-90% .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник по пайке. Под ред.

С. Н, Поцманова, "Машиностроение", 1975, с. 59-60, 2. Патент Англии % 1426853, кл, В 3 V, 1976 (прототип).

Составитель В. Плахтий

Редактор А. Власенко Техред М.Рейвес Подписное Г. Назарова

Заказ 10382/17 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4