Припой на основе меди

Изобретение относится к области металлургии, а именно к припоям на основе меди, которые могут быть применены при изготовлении деталей и агрегатов различного назначения. Предложен припой на основе меди, содержащий никель, марганец, кобальт, кремний, железо, бор, фосфор и титан. Технический результат - повышение пластичности высокопрочных нержавеющих сталей, облуженных припоем, повышение коррозионной стойкости и прочности паяных соединений. 2 табл.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к припоям на основе меди, которые могут найти применение при изготовлении деталей двигателей и агрегатов различного назначения и, прежде всего, авиационных двигателей.

Известен припой на основе меди, имеющий следующий химический состав, в мас %:

Никель	5,0-10,0
Марганец	5,0-10,0
Железо	1,0-3,0
Хром	1,0-3,0
Титан	до 3,0
Кремний	до 1,0
Медь	Остальное (СССР а.с. 147896)

Известен также припой на основе меди, имеющий следующий

химический состав, мас.%:

Никель	3,7-5,2
Марганец	10,1-12,6
Медь	Остальное (патент РФ №2129063)

Недостатками известных припоев являются невысокая коррозионная стойкость паяных соединений высокопрочных нержавеющих сталей, снижение прочности и пластичности сталей после облуживания припоем и высокая температура пайки сталей - около 1200°С

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является припой следующего химического состава, мас.%:

Никель	8,0-10,0
Марганец	30,0-40,0
Кобальт	0,01-0,1
Медь	Остальное (патент РФ №2027573)

Недостатками припоя-прототипа являются снижение пластичности высокопрочных нержавеющих сталей после облуживания припоем, невысокая коррозионная стойкость и недостаточная прочность паяных соединений этих сталей.

Технической задачей изобретения является повышение пластичности высокопрочных нержавеющих сталей, облуженных припоем, повышение коррозионной стойкости и прочности паяных соединений.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен припой на основе меди, содержащий, никель, марганец, кобальт, который дополнительно содержит кремний, железо, бор, фосфор и титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Никель	28,0-30,0
Марганец	27,0-30,0
Кобальт	4,0-6,0
Кремний	0,8-1,2
Железо	1,0-1,5
Бор	0,15-0,25
Фосфор	0,1-0,2
Титан	0,05-0,12
Медь	Остальное

Введение в предлагаемый припой дополнительных компонентов - кремния, железа, бора, фосфора и титана в заявленном соотношении с другими компонентами позволяет повысить пластичность высокопрочных нержавеющих сталей, облуженных припоем, увеличить прочность паяных соединений и повысить коррозионную стойкость паяных соединений.

Примеры осуществления

Предлагаемый припой, как и припой-прототип выплавлялись при индукционном нагреве в среде аргона. В таблице 1 представлены составы предлагаемого припоя (примеры 1-3) и припоя-прототипа.

Таблица 1
№п/п	Ni	Mn	Со	Si	Fe	В	Р	Ti	Cu
1	28,0	27,0	5,0	1,2	1,0	0,2	0,2	0,05	остальное
2	29,0	28,0	6,0	0,8	1,5	0,15,	0,15	0,07	остальное
3	30,0	30,0	4,0	1,0	1,2	0,25	0,1	0,12	остальное
Прототип	9,0	35,0	0,05	-	-	-	-	-	остальное

Температурный интервал плавления припоев определяли методом дифференциального термического анализа на установке ДТА-7.

Пайка проводилась при печном нагреве в среде аргона с добавками газообразного флюса фторбората калия при температуре 1030°С. Выдержка при этой температуре составляла 30 минут.

Прочность паяных соединений определялась на образцах нахлесточных соединений, изготовленных из листов стали ВНС-2 толщиной 1 мм. Величина нахлестки составляла 3 мм, ширина образца - 10 мм. Припой в виде кусочков, нарезанных из полос толщиной 1,5 мм, укладывался с одной стороны нахлестки вблизи зазоров соединений.

Влияние облуживания на значения пластичности основного материала определялось на образцах из листов стали ВНС-2 толщиной 1 мм с длиной рабочей части образца 30 мм и шириной - 10 мм. На поверхность рабочей части образца наносилась фольга припоя толщиной 0,1 мм. Облуживаемая поверхность образца находилась в процессе нагрева в горизонтальном положении. Нагрев производился по режиму пайки. Испытание образцов производилось при комнатной температуре. Определялись прочность и относительное удлинение. В таблице 2 показано изменение относительного удлинения облуженных образцов по сравнению с необлуженными.

Определение коррозионной стойкости соединений проводилось на таких же образцах, как образцы для определения прочности соединений. Оценивалась коррозионная стойкость по изменению прочности соединений после коррозионных испытаний по сравнению с прочностью образцов, не проходивших коррозионных испытаний. При этом наличие коррозии соединений дополнительно проверялось при исследовании изломов образцов. В таблице 2 приведены результаты трехмесячных испытаний соединений в морской воде, как наиболее агрессивной среде.

Таблица 2
№ п/п	Температура плавления °С	Прочность паяных соединений на срез, кгс/мм2	Снижение пластичности стали ВНС2 после облуживания, %	Снижение прочности после коррозионных испытаний, %
1	950-970	31,5-40,1	20-23	4-6
2	940-980	33,7- 40,5	18-21	6
3	940-970	33,2-41,0	22-24	3-5
прототип	890-930	18,3-20,1	45-68	48-71

По данным таблицы 2 видно, что предлагаемый припой обеспечивает примерно вдвое более высокую прочность соединений, чем прототип. Снижение пластичности стали ВНС-2 после облуживания предлагаемым припоем в два с половиной раза меньше, чем после облуживания припоем-прототипом. Коррозионная стойкость соединений, выполненных предлагаемым припоем, существенно выше, чем у соединений, паянных припоем-прототипом.

Применение предлагаемого припоя при пайке стальных деталей позволит существенно повысить надежность паяных соединений и обеспечить значительный экономический эффект от увеличения ресурса паяных деталей.

Припой на основе меди, содержащий никель, марганец, кобальт, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремний, железо, бор, фосфор и титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Никель	28,0-30,0
Марганец	27,0-30,0
Кобальт	4,0-6,0
Кремний	0,8-1,2
Железо	1,0-1,5
Бор	0,15-0,25
Фосфор	0,1-0,2
Титан	0,05-0,12
Медь	Остальное