Припой на основе никеля

Изобретение может найти применение при изготовлении паяных деталей узлов радиаторов, теплообменников, сотовых панелей и т.д., в конструкции которых применяются тонкостенные элементы из нержавеющих сталей. Припой содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.%: хром 3,0-17,9, железо 0,1-10,0, молибден 0,5-6,0, кремний 3,0-6,5, кобальт 0,1-10,0, ниобий 0,1-2,9, титан 0,1-2,9, бор 1,2-1,6, марганец 0,1-2,0, никель - остальное. Припой в виде аморфных металлических лент обладает повышенной технологической пластичностью, низкой эрозионной активностью по отношению к основному материалу, температурой пайки ниже 1100°С. Использование припоя позволяет снизить вес паяной конструкции и повысить технологичность процесса пайки, обусловленную высокой точностью дозировки припоя. 2 табл.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к припоям на основе никеля, преимущественно к аморфным припоям, и может найти применение при изготовлении паяных деталей узлов радиаторов, теплообменников, сотовых панелей и т.д., в конструкции которых применяются тонкостенные элементы из нержавеющих сталей.

Известен припой на основе никеля, имеющий следующий химический состав, мас.%:

Хром	5,05-15,4
Железо	0-11,0
Бор	3,4-3,8
Молибден	3,7-9,46
Кобальт	11,5-34,9
Никель	остальное

(Патент США №4801072).

Недостатками известного припоя являются большие значения эрозии при пайке нержавеющих сталей, невысокий уровень прочности соединений.

Известен также припой на основе никеля следующего химического состава, в мас.%:

Хром	6,1-8,2
Железо	2,6-3,5
Бор	2,0-6,4
Кремний	1,7-8,5
Никель	остальное

(Патент США №5158229).

Недостатком данного припоя является его высокая эрозионная активность при пайке нержавеющих сталей.

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

Хром	19,2-40,0
Железо	8,0-28,0
Молибден	1,0-7,9
Кремний	3,0-7,5
Кобальт	0,5-6,0
Ниобий	0,5-7,5
Титан	0,5-7,4
Алюминий	1,1-5,0
Никель	остальное

(Патент РФ №2115528)

Недостатками припоя-прототипа является невозможность его получения в виде аморфной металлической ленты, высокая эрозионная активность припоя к нержавеющим сталям и высокая температура пайки.

Технической задачей изобретения является разработка припоя в виде аморфных металлических лент, обладающего повышенной технологической пластичностью, низкой эрозионной активностью по отношению к основному материалу, температурой пайки ниже 1100°С.

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

Хром	3,0-17,9
Железо	0,1-10,0
Молибден	0,5-6,0
Кремний	3,0-6,5
Кобальт	0,1-10,0
Ниобий	0,1-2,9
Титан	0,1-2,9
Бор	1,2-1,6
Марганец	0,1-2,0
Никель	остальное

Введение в припой на основе никеля дополнительно бора и марганца при заявленном содержании и соотношении других компонентов обеспечивает получение припоя в виде аморфных металлических лент, обладающего повышенной технологической пластичностью, низкой эрозионной активностью по отношению к основному материалу, температурой пайки ниже 1100°С.

Пример осуществления.

Предлагаемый припой выплавлялся в вакуумной индукционной печи с тиглем на 4-4,5 кг сплава. В Таблице 1 представлены составы предлагаемых припоев (примеры 1-3) и припоя-прототипа.

Получение припоя в виде аморфных металлических лент проводили методом литья расплава на поверхность быстровращающегося диска-холодильника.

Технологическую пластичность оценивали методом многократного изгиба образца припоя в виде аморфной металлической ленты на зажатой в тисках цилиндрической оправке диаметром 5 мм.

Эрозионную активность припоя (растворение припоем основного материала) оценивали на основании результатов взаимодействия припоев с нержавеющей сталью марки 12Х18Н10Т по ГОСТ21549-76 "Пайка. Метод определения эрозии паяемого материала".

Температуру пайки образцов из нержавеющей стали определяли методом ступенчатого контроля степени смачивания материла нержавеющей стали по ГОСТ 23904-79 "Пайка. Метод определения смачивания материалов припоями" по данным дифференциального термического анализа на установке ДТА-7.

Свойства предлагаемого припоя и паяных соединений в сравнении со свойствами припоя-прототипа представлены в Таблице 2.

Таблица 1
Составы предлагаемого припоя и припоя прототипа
№ п/п	Cr	Fe	Мо	Si	Со	Nb	Ti	В	Mn	Al	Ni
1	10	5,5	3,5	3,0	4,5	1,5	1,6	1,6	1,0	-	основа
2	17,9	10,0	6,0	6,5	0,1	0,1	2,9	1,2	2,0	-	-"-
3	3	0,1	0,5	4,5	10,0	2,9	0,1	1,4	0,1	-	-"-
4 прототип	29,5	10,0	4,5	5,2	4,0	4,0	4,0	-	-	2,8	-"-
Таблица 2
№ п/п	Температура пайки, °С	Эрозионная активность, %	Технологическая пластичность, число изгибов	Толщина заполнителя, мм
1	1040-1050	5	более 100 циклов	0,08
2	1080-1090	11	60 циклов	0,1
3	1060-1070	9	70 циклов	0,08
Прототип	1200-1220	более 28	хрупкие фрагменты (лента не формируется)	0,15 и более

Из Таблицы 2 следует, что предлагаемый припой в сравнении с припоем-прототипом может быть получен в виде аморфных металлических лент, обладает технологической пластичностью (60-100 циклов и более), характеризуется сниженной в 3-6 раз эрозионной активностью по отношению к основному материалу в сравнении с припоем-прототипом и имеет температуру пайки ниже 1100°С.

Использование предлагаемого припоя позволяет снизить вес паяной конструкции за счет использования более тонкой фольги наполнителя, значительно снизить трудоемкость и повысить технологичность процесса пайки, обусловленной точностью дозировки за счет высокой степени равнотолщинности полуфабриката припоя и повысить экологичность процесса изготовления паяных деталей.

Припой на основе никеля, содержащий хром, железо, молибден, кремний, кобальт, ниобий, титан, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бор и марганец при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хром	3,0-17,9
Железо	0,1-10,0
Молибден	0,5-6,0
Кремний	3,0-6,5
Кобальт	0,1-10,0
Ниобий	0,1-2,9
Титан	0,1-2,9
Бор	1,2-1,6
Марганец	0,1-2,0
Никель	Остальное