Припой для пайки разнородных металлов и сплавов

 

Использование: пайка вакуумных камер из разнородных металлов и сплавов. Сущность изобретения: припой содержит следующие компоненты, мас.%: марганец 30 - 40; никель 8 - 10; кобальт 0,01 - 0,1; медь остальное. 1 табл.

Изобретение относится к области пайки, в частности к составу припоя, полученного в виде фольги и проволоки для герметичной пайки узлов вакуумных камер разнородных металлов и сплавов.

Известен припой системы Cu-Mn-Ni, в которой вводится для рафинирования металл иттрий [1].

Припой содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: Марганец 30-31 Никель 5-6 Иттрий 0,008-0,064 Медь Остальное причем при сохранении соотношения веса меди и марганца (2:1) их содержание в сумме снижается на количество введенного никеля. Рафинирование металла иттрием, проявляющееся прежде всего в очистке границ зерен, приводит к существенному повышению средних значений ударной вязкости до 92-104 Дж/см². Недостатком этих припоев является большая нестабильность, а следовательно, разброс этих свойств (61 - 133 Дж/см²). Деформация слитков таких припоев, например на фольгу и ленту, чрезвычайно затруднительна. Большая нестабильность (разброс) свойств также связана с высокой склонностью к ликвации медномарганцевых сплавов.

Известен припой для пайки разнородных металлов и сплавов, наиболее близкий по составу и решаемой задачи, содержащий, мас.%: марганец 20-50; железо, никель, кобальт 2,5-25 при содержании не менее 10%; алюминий 0,5-5; медь остальное [2].

Однако указанный припой также не обеспечивает получение припоя повышенного качества в виде проволоки и фольги путем деформации слитка.

Цель изобретения - повышение качества припоя и увеличение выхода годного при получении проволоки или фольги путем деформации слитка.

Поставленная цель достигается тем, что припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Марганец 30-40 Никель 8-10 Кобальт 0,01-0,1 Медь Остальное Припой применяется в виде фольги и проволоки для герметичной пайки узлов вакуумных камер из разнородных металлов и сплавов. Припой с таким соотношением компонентов имеет температуру плавления 850-890^оС и температуру пайки 930-970^оС.

Содержание кобальта в пределах 0,01-0,1 мас.% в расплаве системы Сu-Mn-Ni обеспечивает значительное число центров кристаллизации, что существенно измельчает структуру слитка при его формировании и в значительной мере уменьшает ликвационную неоднородность основных составляющих припоя - меди и марганца. В результате при получении фольги и проволоки путем деформации слитка такого припоя обеспечивается высокий выход годного.

Увеличение содержания кобальта ≥0,1% повышает температуру пайки на 30-40^оС, что усложняет технические пайки, особенно с чистой медью, а его уменьшение 0,01% приводит к ухудшению структуры слитка и качества припоя, в частности к увеличению разброса ударной вязкости, уменьшению пластичности и снижению выхода годного при деформации слитка.

Припой изготавливается переплавом компонентов и введением кобальта с надежной защитой расплава от окисления при его рафинировании и получении слитка и его многостадийной деформацией до проволоки диаметром 0,8 - 2,0 мм и фольги толщиной до 0,05 мм.

Предлагаемый припой был получен и опробован в опытных условиях. Для этого готовили шихту из компонентов сплава - меди марки МО ГОСТ 5638-75 в виде листовой обрези, кускового марганца марки МР1 или МР2 ГОСТ 6008-75, никеля марки НП2 ГОСТ 2179-75 в виде листовой обрези и металлического кобальта. Шихту помещали в керамический тигель, засыпали криолитовой смесью и в индукционной печи нагревали до температуры не ниже 1650^оС, при общем времени плавки не менее 30 мин. Расплав охлаждали до температуры не ниже 1150^оС и разливали в черновые слитки. Затем путем электрошлакового переплава слитков в атмосфере чистого аргона производили окончательное рафинирование припоя. Из слитков после электрошлакового переплава свободной ковкой получали заготовки прямоугольного сечения 25х120 мм для прокатки в фольгу и заготовки квадратного сечения □ 30 для прокатки на проволоку.

Используя серию прокатных станов с гладкой бочкой (стан Дуо 420, стан шестивалковый), из заготовок прямоугольного сечения получали фольгу толщиной 0,15-0,2 мм.

Заготовки квадратного сечения □ 30 катали в калибрах различного профиля до диаметра 3 мм, а затем, используя волочильную машину типа МВ-3000 и МВ-1000 получали проволоку ⊘ 1,0 и 2,0 мм. Проволоку и фольгу использовали для пайки в вакууме при давлении остаточных газов 1,33 ˙10^-2 Па медных стержней со стержнями из композиционного материала ХД50В-МП (хром-медь-вольфрам) при различных температурах пайки и времени выдержки.

В таблице приведены результаты экспериментов с припоем при различном содержании компонентов.

При выбранных пределах содержания кобальта выход годного максимален, а температура пайки не превышает 970^оС, с увеличением содержания кобальта более 0,1 мас.% температура пайки возрастает, а при содержании кобальта менее 0,01 мас. % резко сокращается выход годного при получении фольги и проволоки.

Использование припоя предусматривается для герметичной пайки узлов вакуумных дугогасительных камер, предназначенных для высоковольтной коммутационной аппаратуры, а также для других эллектровакуумных приборов, применяемых в различных отраслях народного хозяйства: сельских подстанциях, не требующих профилактического обслуживания, подземных высоковольтных электросетях во взрывобезопасном выполнении для шахт и рудников, тяжелых экскаваторах в открытых выработках, мощных электровозах, большегрузных электропечах в металлургической промышленности, судостроении и космической технике, высоковольтных вакуумных установках специального назначения, например в атомной энергетике. Высокая экономическая эффективность от применения предлагаемого припоя связана с тем, что он с успехом заменяет серебросодержащие припои типа ПСР-72 и ПСР-45, используемые в настоящее время в этих видах новой техники, а также существенно упрощает технологию пайки.

Формула изобретения

ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, содержащий марганец, никель, кобальт, медь, отличающийся тем, что, с целью повышения качества припоя и увеличения выхода годного при получении проволоки и фольги путем деформации слитка, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Марганец - 30 - 40 Никель - 8 - 10 Кобальт - 0,01 - 0,1 Медь - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1