Припой для пайки металлов и сталей

 

СОЮЗ COBETCHHX

Ф П

РЕСПУЬЛИН (Sl)5 В 23 K 35/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ Й ОЗИРЫТИям

1 (21} 4845615/08 (22) 02. 07. 90 (46) 23. 09.92. Бюл. И 35

{71) Свердловский завод по обработке цветных металлов (72) В. И. Карболин, Н. И.Тимофеев, Н.О, Елютин, А. В. Ермаков и В. Н. Бары« шев (56) ГОСТ 19738-74, Припои серебряные. Иарки, Авторское свидетельство СССР 633693, кл. B 23 K 35/30; 16. 08. 74 .

Патент СИА У 4489136, кл. В 23 К 35/30, 1984.

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, ккоторый может быть использован при пайке ювелирных изделий из сплавов на мед" ной основе (мельхиора, нейзильбера, латуни). Кроме того, предлагаемый припой может применяться при пайке медных изделий со сталями.

Для соединения деталей ювелирйыХ изделий широко применяется процесс пайки специальными припоями. Для того, чтобы обеспечить качество юве лирного изделия, припой должен обладать высокими технологическими свой« ствами, то есть создавать прочный, плотный шов с мелкозернистой структурой, иметь невысокую температуру плавления, обладать хорошей смачива" емостью и жидкотекучестью . Кроме то" го, припой при последующей обработ» ке изделия - закалке, серебрении или золочении не должен ухудшать его K8чества.

2 (54) ПРИПОЙ ДЗЯ ПАЙКИ МЕТАЛЛОВ Й

СТАЛЕЙ (57) Использование: пайка ювелирных изделий из мельхиора, нейзильбера, латуни. Сущность изобретения: припой содержит следующйе компоненты, мас.ь: никель 9-11, олово 9"11, индий 2,5-3,5, @осфор 4,5-5,5, медьостальное. 2 табл.

В настоящее время для пайки юве- лирных изделий и сплавов на основе меди используют серебряные припои.

Известен припой марки ПСр 40, содержащий," мас. Ф: серебро . 40, О+1,0 медь 16,7+0,7 цинк . ...17,0+0,8 никель 0,3+0,2 кадмий остальное

Серебряный припой Пср 40 обладает относительно невысокой температурой плавления, хорошей смачиваемостью, коррозионной стойкостью и низким омическим сопротивлением. Недостатком указанного припоя является сниженйв его жидкотекучести при повышении температуры пайки. Кроме того, применение указанного припоя ограничивается дефицитностью и дороговизной серебра..

Известен припой, не содержащий в своем составе драгоценных металлов

3 1763133 и включающий следующие компоненты, вес. Ф: медь . 58-62 олово 2-4 цинк остальное

Недостатком этого припоя являет"

1 ся повышенная хрупкость, что затрудняет получение его s вйде проволоки и проката, а также недостаточно вы- 10 сокая смачиваемость и жидкотекучесть.

Наиболее блйзким llo технической сущности к эаявляеиоиу изобре гению является припой для пайки иеталли" ческих конструкций, состоящих из меди или медных сплавов.

Припой не содержит в своем"ссгста- ве драгоценных металлов и" включает следующие компоненты, мас.Ф: никель . 5=чу:" : . 20 олово "- » 9. фосфор . 5-8:-. ° . . медь; -,:.: ". : остальное

Данный припой. применяется для соединения деталей из меди или из . И сплавов на ее основе, при этом тем" пература пайки колеблется от 620 С до 900 С.

Состав припоя таков, что суммарное содержание меди; никеля и цйнка 30 составляет 92-953. Предпочтительно, чтобы припой формировался в виде тонкой фольги и хотя бы частично имел: структуру стекла, Эти требования до- . стигаются при следующем составе при-- З поя, иас.4: никель . 5-14 олово 4-10

Фосфор . 5-8 медь- -:: " остальное 4О

Припой указанногс» сосгава легко формируется методом сверхбыстрой закалки в виде ленты, которую- в дальнейшем удобно использовать при пайке деталей различных геометричес- 4 ких размеров.

Замена цинка никелем повышает прочность шва. Фосфор снижает точку. плавления меди за -счет образования

С » Р, в которои медная составляющая обуславливает самофлюсующуюся харак" теристику припоя,:

Недостатками данного припоя яв" ляется невозможность использовать его для пайки стальных образцов.

Кроме того, достаточно широкий интервал химического состава припоя приводит к значительныи колебаниям технологических свойств (температура пайки, растекаемость, смачиваемость, предел прочности) и эксплуатационных свойств полного соединения. Предел прочности для целого ряда сплавов составляет 120-170 ИПа, Целью изобретения является улучшение эксплуатационных и технологических свойств.припоя и полученных с

его помощью паяных соединений.

Указанная цель достигается тем, что припой для пайки цветных металлов, включающий медь, олово, никель, .Фосфор, согласно изобретению, дополнительно содержит индий при следую", щих соотношениях компонентов, мас.Ф: никель 9,0-41 »0 олово 9,0-11,0. индий 2,5-3,5

Фосфор 4,5" 5,5 иедь остальное

Предлагаемый состав припоя отли" . чается от прототипа качественно (наличием индия) и количественно (со" держанием имеющихся в прототипе компонентов), обесйечивая при этом улучшение технологических свойств за счет повышения жидкотекучести, смачи" ваемости пригоя, и повышение эксйлу" атационных свойств паяного соединения эа счет улучшения прочностных характеристик.

Добавка в припой никеля в эаявляе иых пределах позволяет улучшить плас" тичность и прочность паяного шва. Со" держание никеля в припое в количестве 9-11 является оптимальным: со" держание никеля менее 94 снйжает проч -. ностные характеристики,- а увеличение свыше 113 - нецелесообразно, так как повышается температура плавления припоя.

8ведение индия обеспечивает хоро" . шие адгезионные свойства, снижает поверхностное натяжение припоя,.улуч-, шает растекаемость, так как индий является поверхностно-активным компо" йентом. Содержание индия в заявляемых пределах повышает сопротивление. припоя деформаций за счет увеличейия его пластичности. Снижение содержа" йия индия повышает температуру йлав" ления припоя, а увеличение несколько ухудшает"саиофлюсующиеся свойства и. снижает предел прочности.

Добавка фосфора повышает жидкоте" кучесть и смачиваеиость припоя на основе меди. Кроме того, введение фос"

763133 б

5 1 фбра позволяет производить пайку без применения флюсов, при этом нижняя граница. содержания фосфора в припое составляет 4,53. При уменьшении этой границы самофлюсующиеся свойства реэ ко снижаются. Увеличение содержания фосфора более 5,5Ж существенно не улучшает технологических свойствжидкотекучесть и смачиваемость, но при этом значительно возрастает хрупкость за счет повышения способности припоя к ликвидации.

6лагодаря предлагаемому составу припоя и заявляемому соотношению компонентов припою придаются свойства, обеспечивающие его высокие характеристики и технологичность. полу" чения.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав припоя отличается от известного введением нового компо нента, а именно; индия и новым содержанием компонентов в припое. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию

"новизна". Анализ известных припоев, используемых при пайке, показал,что введенные в заявляемый припой веще. ства известны (Хряпин В,Е,, Лакеде" монский А.В. Справочник паяльщика.

N.: 1974). Однако из сочетание и ко" личество не обеспечивает известным припоям такие свойства, которые они проявляют в заявляемом решении, а именно значительное увеличение адге" зионных свойств, жидкотекучести, прочности. Кроме того, можно отме" тить дополнительно способность к амортизации и, как следствие, улучшение технологических свойств при" поя, Таким . образом, сочетание ком" понентов в заявляемом соотношении придает припою новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответст-: вии предлагаемого . решения критерию "существенные отличия".

Для экспериментальной проверки состава припоя была подготовлена шихта: медь марки Nl, медь фосфорис тая (содержание фосфора 8,03), никель марки ПНК-УТ1-4, олово марки

ОВ4-00 и индий марки Ин-00, которые брали в заданном соотношении.

Сплав получали при плавке в высокочастотной индукционной печи. Плавку вели в графитовом тигле, температура перегрева сплава над температурой плавления не превышала 100 С,.

Литье проводили методом вакуумного всасывания в кварцевые трубочки.

После выплавки сплав подавали на установку "Кристалл-704", на которой осуществляли получение припоя в виде ленты методом сверхбыстрой закалки на стальной или медный диск.

В табл. 1 приводятся примеры припоев заявляемого состава и их техно- логические свойства. В табл.2 представлены результаты сравнительных испытаний припоев заявляемого состава и-по прототиу.

Полученный припой был испытан при пайке изделйй из мельхиора и

- медных иэделий со стальными.

Для пайки частей мельхиоровой

20 ложки использовали припой в виде ленты размером 0,05x2,0õ1 мм. Паяные части изделия опускались ненадолго в водный раствор буры. Пайку производили при разогреве свободного кон2S ца ленты припоя с помощью газовой горелки при температуре 770-800 С.

ПолученнЬе таким образом иэделие затем подвергалось серебрению путем электролитического осаждения сереб30 ра на поверхность изделия, в том числе паяного соединения, Заявляемый припой опробовали при пайке отдельных частей холодильных агрегатов. Паяемые изделия представляли собой трубку испарителя, изготовленную из меди, и патрубком <ом" прессора, иэготовленйый из стали марки Ст. 3. Для пайки указанных элементов использовали припой в виде ленты толщиной 130 мкм и шириной 3-4 мм.

На место соединения, предварительно разогретого до 800ОС с помощью газовой горелки, подавали буру и припой, который благодаря хорошему смачиванию как меди, так и стали, хорошо растекался, и при дальнейшем затвердении обеспечивал прочное паяное соединение между медью и сталью.

Приведенные результаты показыва50 ют, что припой предлагаемого состава в заявляемых количественных соотношениях позволяет получить по сравнению с прототипом более высокие технологические характеристики.

Использование заявляемого припоя дает следующие технико-экономические преимущества: уменьшение интервала кристаллизации, повышение смачиваемости и жидкотекучести, повышение

1763133 прочности и пластичности паяного шва, повь3ше33ие качества при последующей обработке изделия, склонность к амор"

Физации, позволяющую существенно 5 упростить технологи!о изготовления припоя. тем, что, с целью повышения прочнос" ти паяного соединения, жидкотекучести и смачивающей способности припоя, он дополнительно содержит индий при следующем соотношении компонентов, мас.я: никель 9з0-11,0 олово 9,0-11,0 индий 2,5-3„5

Ф сФор 4Ä5"5,5 медь остальное

Та бл иц в !

Формула изобретения

Припой для пайки металлов и сталей, содержащий медь, никель, олово, ioc313op, отличающййся

1 йринеры выполйения припеве и их технологические свойства

Технологические и эксппуатациэнйые свойства припоя состав припоя, нас.2

Хннический

Припой

Тенпера" тура плавления, С

Иачальная скорость растения, и/с

Предел про чнос» ти,кгс/инз

Еосфоо Hell!

Интервал кристаллизации, г3ЭД

Никель Огов i4 »» сталь (надь

Остальное

i l»

«ll»

«I l»

° l

« i l»

«I I»

« I I

«I1»

ВВ»

ll»

ll l l

II»

«1В

« I l

» «» ° «1 »» « «ЬН»

»» «»«

««В

Таблица2 результаты Сравнительных исбытаний Ьрипоев

Хинический состав припбя

Состав, нас.ь

Припой

Начальная скорость сначнвения, и/с сталь иедь

° «

ИНДий зВЭСЕОР НЕЛЬ

Тенперату" ра плавления, РС

Никель

Олза о

Интервал кристаллнзацин ° град

Предел проиНпС» ти парного соединения,ийв

Угол сначиеания, град

В * сталь надь

10 . 3 5 72 750

9,5 . 7 74 635

Оаяяля" еный 10

32 17 0,9 0,55

300

40

Нзеест» ..й 9,5

200

90 20 О,!

0,5

««1»»

° ° В«»«В1»«11 - испытание на стальных образках

В ь испытание на недннх обраацах В .

Составитель ВВКарболин

Òåõðåé Ì.!"3оргентал . Корректор И„Ренская

Реда кто р ОВ Стенина

° »»»»ЕВ»

ВВ» ЬВ «В»В

° 1 ° ° ВВ В« ° В» «

Тираж Подписное комитета ло изобретениям и открь3тиям при ГКНТ СССР

МОСКВа, Ж-35, РауШСКая Наб«в д. 4/5

« Ю»«

« В 1

Заказ 3М2

ВКИИПИ Государственного

113035, Производственно-издательский комбинат "Патент", г«Ужгород, ул. Гагарина,101!

3

5

1

9

f0 !! 32

33

l4

36 !

2

11

8

l0

l0 !

l0

l0

l0

l0 !

О !

О

12

l!

8

l0 !

О

l0

3

3

3

3

3

4,0

3,5

2,5

2,0 з

3 з

5

5

5

5

5

5

Б

5,5

4,5

78о

750 .

800

12

8

9.

11

12

8

11

45 40

52

25 !5

3О

Угол сначиввния,град

«»««««»««»» сталь медь

««»»»»»»» »««» »1 ««»»»»» »««««««««» »««»»» «»»»»»»»»»»»

20 30

t5 20

12 17

10 15

8 30

l0 25

12 20

l5 l8

I8 16

5 . 10

10 15

15 20 гО 25

13 20

12 38

10 15

8 12

0 7 о,8 О 9

1,0

1,2

1,1

0,9

0,8

0,5

3,2

1, 0

О,S

0,6

0,85

0,9

1;О

3,2

0,45

0,5

0,55

0,6 о,7

0,65

0,55

0,6

0,4

ОВ7

0,6

ОВ5

0,4

0,5

0,55

О, 6

0 7