Припой для пайки алюминиевых сплавов и способ его получения

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении припоя для соединения термоупрочняемых алюминиевых сплавов. Припой для пайки алюминиевых сплавов содержит, мас.%: кремний 4-12, германий 4,6-25, стронций 0,003-0,01, церий 0,05-0,15, алюминий - остальное. Припой может дополнительно содержать 0,3-1,0 мас.% магния. Способ получения припоя включает получение слитка, диффузионный отжиг при температуре на 5-10°С выше температуры солидуса в течение 5-24 часов и последующую прокатку. Изобретение обеспечивает повышение прочности паяных конструкций при использовании припоя с пониженной температурой плавления. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

 

Предполагаемое изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении припоя для пайки термоупрочняемых алюминиевых сплавов.

В настоящее время известен припой состава (в мас.%): германий 14...52, по крайней мере один элемент из группы: кремний, магний, висмут, стронций, литий, медь кальций, цинк и олово 0...10, алюминий - остальное, а также способ его изготовления методом высокоскоростного охлаждения при литье (патент США №5286314, C21D 1/00, 1994 г.).

Недостатками известного припоя и способа его изготовления является малая номенклатура паяных соединений из-за малой толщины получаемой ленты (толщина 25...85 мкм).

Известен также припой, состоящий из (в мас.%): кремний 8...10; германий 3,5...4,5; магний 0,5...0,8; марганец 0,3...0,5; стронций 0,05...0,1; алюминий - остальное (А.с. СССР №476951, В23К 35/28, С22С 21/02, 1975 г.), прототип.

Недостатком данного припоя является высокая температура плавления, исключающая возможность его использования для соединения высокопрочных алюминиевых сплавов, малая номенклатура паяных соединений, низкий срок службы изделий.

Известен способ получения припоя, включающий отливку слитка с последующей его прокаткой (А.с. СССР №671962, В23К 35/28, С22С 21/10, 1979 г.), прототип.

Недостатком данного способа является получение припоя с высокой температурой плавления, что не позволяет использовать его для соединения высокопрочных алюминиевых сплавов, и, как следствие, низкий срок службы получаемых изделий.

Предлагается припой для пайки алюминиевых сплавов, состоящий из алюминия, кремния, германия, стронция и церия при следующем соотношении компонентов (в мас.%): кремний 4...12; германий 4,6...25; стронций 0,003...0,01; церий 0,05...0,15; алюминий - остальное.

Припой дополнительно содержит магний в количестве 0,3...1 мас.%.

Предлагается способ получения припоя для пайки алюминиевых сплавов, включающий отливку слитка, его диффузионный отжиг при температуре на 5...10°С выше температуры солидус припоя в течение 5...24 часов и последующую прокатку.

После горячей прокатки дополнительно проводят холодную на окончательную толщину листа до 0,1 мм.

Предлагаемый состав припоя отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит церий в количестве 0,05...0,15 мас.% и компоненты взяты в следующем соотношении (в мас.%): кремний 4...12; германий 4,6...25; стронций 0,003...0,01; церий 0,05...0,15; алюминий - остальное.

Припой дополнительно содержит магний в количестве 0,3...1 мас.%.

Предлагаемый способ получения припоя отличается от прототипа тем, что слиток перед прокаткой подвергают диффузионному отжигу при температуре на 5...10°С выше температуры солидуса в течение 5...24 часов.

После горячей прокатки дополнительно проводят холодную на окончательную толщину листа до 0,1 мм.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационных характеристик и увеличение номенклатуры паяных соединений из алюминиевых сплавов, а также увеличение срока службы получаемых конструкционных материалов.

Технический результат - понижение температуры плавления припоя и повышение прочности паяных конструкций.

Предлагаемый припой и способ его изготовления позволяют провести растворение неравновесных фаз и получить сплав равновесного фазового состава с измельченной структурой, что повышает прочность соединений, снижает температуру плавления припоя, позволяет проводить пайку высокопрочных алюминиевых сплавов с низкой температурой солидус, и, как следствие, увеличивать прочность изделий и срок их эксплуатации.

Пример.

Было получено 3 слитка припоя, содержащего (в мас.%): кремний 9, германий 12, церий 0,1, стронций 0,005, алюминий - остальное. Отливка сплавов осуществлялась путем расплавления сплава Al-12Si и растворением в нем технического германия, стронция и церия, которые вводились в расплав в виде лигатур. Отливку слитков припоя осуществляли при температуре 700°С. Температура солидуса - 451°С. Диффузионный отжиг полученных слитков проводили в течение 24 часов при температуре 460°С, что соответствует 9°С выше температуры солидус. После этого слитки припоя подвергали горячей прокатке, получая припой в виде листов, толщиной 0,8 мм. Один из прокатанных листов также подвергали холодной прокатке до толщины 0,1 мм.

Для пайки изделия из сплава АВч использовался припой в виде тонкой фольги, толщиной 0,1 мм. Пайка проводилась в печи в воздушной атмосфере с использованием флюса 34А. Прочность полученного паяного образца на разрыв составляла 180 МПа, разрушение происходило по основному материалу.

Для печной пайки изделия из сплава АД31 в вакууме использовали припой толщиной 0,8 мм. Пайка проводилась в печи со степенью разрежения 10^-2...10^-3 Па в присутствии паров магния. Прочность полученных образцов составляла 176 МПа, разрушение происходило по основному материалу.

Проводились испытания припоя-прототипа. Пайка изделия из сплава АВч проводилась в печи в воздушной атмосфере с использованием флюса 34А. Прочность полученных соединений составляла 80 МПа.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить прочность паяного соединения в 2...2,5 раза и, как следствие, повысить срок службы изделия в 2...2,5 раза.

1. Припой для пайки алюминиевых сплавов, содержащий алюминий, кремний, германий, стронций, отличающийся тем, что он дополнительно содержит церий при следующем содержании компонентов, мас.%:

Кремний	4-12
Германий	4,6-25
Стронций	0,003-0,01
Церий	0,05-0,15
Алюминий	Остальное

2. Припой по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 0,3...1 мас.% Mg.

3. Способ получения припоев для пайки алюминиевых сплавов, включающий отливку слитка и его прокатку, отличающийся тем, что перед прокаткой слиток припоя по п.1 или 2 подвергают диффузионному отжигу при температуре на 5-10°С выше температуры солидуса в течение 5-24 ч.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что осуществляют горячую прокатку слитка, после которой проводят холодную прокатку на толщину 0,1 мм.