Способ изготовления припоя

Авторы патента:

B23K35/40 - изготовление проволоки или прутков для пайки или сварки (способы изготовления с однооперационной технической обработкой, см. соответствующие подклассы, например B05D,B21C)

Владельцы патента RU 2598734:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" (RU)

Изобретение может быть использовано при изготовлении припоя для пайки изделий из меди и ее сплавов. Порошковый наполнитель в виде смеси фосфида меди и серебра засыпают в исходную заготовку трубчатой формы в виде ампулы из меди. Засыпку наполнителя осуществляют с помощью направленной вибрации при амплитуде 3-5 мм с частотой 25-50 Гц. Герметизируют заготовку и прокатывают ее в валковом стане с возвратом заготовки для повторной прокатки с уменьшением ее поперечного сечения. Объем ампулы выбирают с учетом содержания металла ампулы и наполнителя в припое. Используют фосфид меди с содержанием фосфора от 20 до 30%. Соотношение порошков фосфида меди и серебра составляет от 1,228:1,0 до 1,842:1,0. Способ обеспечивает упрощение технологического процесса производства с одновременным обеспечением стабильности свойств порошковой проволоки, позволяет снизить количество дефектов при деформации заготовки и уменьшить потери материалов, а также существенно повысить однородность порошкообразного наполнителя. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области пайки, в частности к способу изготовления припоя для пайки изделий из меди и ее сплавов, а также способам изготовления припоя.

Известны припои для пайки меди и ее сплавов (см. Гржимальский Л.Л. и др. Справочник по пайке. М.: Машиностроение, 1975. 407 с.; Лакедомский А.В., Хряпин В.Е. Справочник паяльщика. М.: Машиностроение, 1967; Тихонов Б.С. Тяжелые цветные металлы и сплавы. Справочник. Том 1. М.: ЦНИИЭцветмет. 1999. С. 258), марок ПФО-7, ПМФ-7, ПМФ-9, ПСрФ-2-5, ПСр15-5, ПСр 25Ф, содержащих: медь (основа), олово, цинк, серебро, сурьму, никель в разных сочетаниях и соотношениях.

Недостатком этих припоев является использование многостадийной технологии изготовления, включающей методы сплавления медно-фосфористой лигатуры, меди и легирующих добавок при высоких температурах под слоем флюсов и древесного угля с последующей разливкой в пруток и высокотемпературным прессованием в пруток или полосу.

Известен припой для пайки изделий и способ изготовления припоя (см. RU №2124425, B23K 35/28, B23K 35/40, 10.01.1999). Припой содержит компоненты в следующем соотношении (мас. %): медь - 40-50; марганец - 7-15; никель - 1-3,4; олово - 2-6; алюминий - 0,05-1; бор - 0,05-0,5; цинк - остальное. Припой может содержать по крайней мере один элемент, выбранный из группы: кремний - 0,05-0,5%; германий - 0,02-0,5%; железо - 0,05-1,0%; кобальт - 0,05-1,5%; цирконий - 0,01-0,1%. Расправленный припой под давлением подается из питателя на охлаждаемый вращающийся барабан. Припой вытекает через желоб, установленный в отверстие в боковой поверхности питателя, при этом желоб располагают у барабана под углом 5 - 60° к горизонтальной плоскости, проходящей через его ось вращения. Барабан вращается со скоростью 0,1-3,8 м/с, кристаллизация осуществляется со скоростью 10³-10⁴°С/с. Полученная лента припоя может подвергаться изотермическому отжигу при 450-650°С в течение 15-40 мин.

К недостаткам этого припоя следует отнести многостадийность его производства, включающую приготовление расплава, дозирование и литье на барабанный водохлаждаемый кристаллизатор.

Известен способ изготовления ампульно-порошковой системы (см. RU №2128566, B23K 35/40, 10.04.1999). Способ предполагает предварительный выбор размеров исходной трубчатой заготовки по приведенным математическим формулам. В формулы входят, в частности, параметры готового элемента, требуемая плотность наполнителя. После выбора заготовки производят заполнение ее порошкообразным наполнителем, герметизацию обоих ее концов и получение готового элемента путем деформирования заготовки.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления ампульно-порошковой системы, включающий засыпку в исходную трубчатую заготовку порошкообразного наполнителя с требуемыми характеристиками, герметизацию заготовки и получение готового элемента с заданными параметрами путем деформирования заготовки (см. GB 1383304, B23K 35/40, 12.02.1974). Способ предполагает одновременно с уплотнением шихты осуществление пластической деформации оболочки, что повышает качество выпускаемых изделий за счет увеличения однородности физико-механических свойств шихты. Режимы процесса деформирования выбирают так, чтобы исключить образование дефектов получаемого изделия, проявляющихся в разрывах оболочки, неоднородности наполнителя, образовании наплывов на оболочке, изменении толщины оболочки по длине и пр.

Тем не менее, не всегда удается обеспечить требуемые характеристики готового изделия только изменением режимов процесса деформирования, что приводит к необходимости увеличивать толщину исходной заготовки для повышения ее прочностных свойств в процессе деформирования для получения заданных размеров готового изделия. При этом размеры исходных заготовок подбирают экспериментально, добиваясь приемлемого результата, без учета влияния их на технологию получения АПС. Кроме того, при выборе более толстостенной заготовки может нарушиться соотношение весов засыпки и заготовки, что заставляет в каждом отдельном случае изменять эти соотношения и применять для порошковой засыпки только чистые порошки, исключают возможность применения порошковых сплавов.

Задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления припоя для пайки меди и ее сплавов на основе ампульно-порошковой системы, исключающей образование дефектов получаемого изделия.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления припоя, включающем изготовление ампульно-порошковой системы путем засыпки в исходную медную трубную заготовку порошкового наполнителя с требуемыми характеристиками, герметизацию заготовки и получение готового элемента с заданными параметрами путем деформирования заготовки, объем трубчатой заготовки-ампулы подбирают из расчета содержания металла ампулы в припое, наполнение ампулы производят с помощью направленной вибрации при амплитуде 3-5 мм, с частотой 25-50 Гц, затем наполненную заготовку прокатывают в валковом стане с возвратом заготовки для прокатки с уменьшением ее поперечного сечения. Причем при изготовлении припоя для пайки меди объем трубчатой заготовки-ампулы подбирают из расчета содержания в ампуле порошков фосфида меди с содержанием фосфора от 20 до 30% и серебра в соотношениях от 1,228:1,0 до 1,842:1,0.

Способ реализуется следующим образом.

Трубки-ампулы вставляют в отверстия эластичной плиты снизу с определенным шагом. При этом отверстия в плите существенно меньше наружных диаметров трубок-ампул. Плита имеет борта, образующие вместе с плитой бункер с плоским днищем. В этот бункер засыпают смесь порошков. Вся система подвергается направленной вертикальной вибрации с амплитудой колебания 3-5 мм, с частотой 25-50 Гц до полного наполнения ампул смесью порошков. Затем входной конец ампулы плотно заделывают и ампулы с порошком подвергают прокатке в клетевом стане с постепенным уменьшением поперечного сечения ампулы до требуемых размеров, обычно исходный диаметр ампулы уменьшается в два - три раза, например с 9 мм до 2-3-х мм.

Пример 1

Медные трубки (5 шт.) диаметром 9 мм, с толщиной стенки 1 мм, длиной 1 м, закрытые снизу, размещались вертикально в бункере с плоским резиновым дном, в котором выполнялись отверстия диаметром 5 мм, расположенные в шахматном порядке. В бункер засыпалась тщательно перемешанная смесь порошков состава: порошки фосфида меди, с содержанием фосфора 20%; серебра, в соотношении 1,228:1,0, всего 297,135 г. Далее вся система подвергалась вибрации амплитудой 3 мм и частотой 25 Гц в течение 5 мин, до полного исчезновения смеси порошков в бункере, т.е. полного заполнения ампул. Далее наполненные смесью порошков трубки-ампулы подвергают прокатке в валковом прессе со ступенчатым изменением радиусов желобков до получения трубчатого припоя заданного диаметра.

Пример 2

Медные трубки (5 шт.) диаметром 9 мм, с толщиной стенки 1 мм, длиной 1 м, закрытые снизу, размещались вертикально в бункере с плоским резиновым дном, в котором выполнялись отверстия диаметром 5 мм, расположенные в шахматном порядке. В бункер засыпалась тщательно перемешанная смесь порошков состава: порошки фосфида меди, с содержанием фосфора 20%; порошка серебра, в соотношении 1,228:1,0, всего 297,135 г. Далее вся система подвергалась вибрации амплитудой 3 мм и частотой 50 Гц в течение 5 мин, до полного исчезновения смеси порошков в бункере, т.е. полного заполнения ампул. Далее наполненные смесью порошков трубки-ампулы подвергают прокатке в валковом прессе со ступенчатым изменением радиусов желобков до получения трубчатого припоя заданного диаметра.

Пример 3

Медные трубки (5 шт.) диаметром 9 мм, с толщиной стенки 2 мм, длиной 1 м, закрытые снизу, размещались вертикально в бункере с плоским резиновым дном с отверстиями диаметром 5 мм, расположенными в шахматном порядке. В бункер засыпалась тщательно перемешанная смесь порошков состава: порошки фосфида меди, с содержанием фосфора 20% и порошка серебра, в соотношении: 1,228:1,01, всего 297,135 г. Далее вся система подвергалась вибрации амплитудой 3 мм и частотой 20 Гц в течение 5 мин, до полного исчезновения смеси порошков в бункере, т.е. полного заполнения ампул. Далее наполненные смесью порошков трубки-ампулы подвергают прокатке в валковом прессе со ступенчатым изменением радиусов желобков до получения трубчатого припоя заданного диаметра.

Пример 4

Медные трубки (5 шт.) диаметром 9 мм, с толщиной стенки 2 мм, длиной 1 м, закрытые снизу, размещались вертикально в бункере с плоским резиновым дном с отверстиями диаметром 5 мм, расположенными в шахматном порядке. В бункер засыпалась тщательно перемешанная смесь порошков состава: порошки фосфида меди, с содержанием фосфора 20% и порошка серебра, в соотношении: 1,228:1,01, всего 297,135 г. Далее вся система подвергалась вибрации амплитудой 3 мм и частотой 55 Гц в течение 5 мин, до полного исчезновения смеси порошков в бункере, т.е. полного заполнения ампул. Далее наполненные смесью порошков трубки-ампулы подвергают прокатке в валковом прессе со ступенчатым изменением радиусов желобков до получения трубчатого припоя заданного диаметра.

Пример 5

Медные трубки (5 шт.) диаметром 10 мм, с толщиной стенки 2 мм, длиной 1 м, закрытые снизу, размещались вертикально в бункере с плоским резиновым дном с отверстиями диаметром 5 мм, расположенными в шахматном порядке. В бункер засыпалась тщательно перемешанная смесь порошков состава: порошки фосфида меди, с содержанием фосфора 20% и порошка серебра, в соотношении: 1,842:1,0, всего 389,0 г. Далее вся система подвергалась вибрации амплитудой 3 мм и частотой 50 Гц в течение 5 мин, до полного исчезновения смеси порошков в бункере, т.е. полного заполнения ампул. Далее наполненные смесью порошков трубки-ампулы подвергают прокатке в валковом прессе со ступенчатым изменением радиусов желобков до получения трубчатого припоя заданного диаметра.

В таблице приводятся примеры прочности паяных соединений, МПа.

Как видно из приведенной таблицы, оптимальной при наполнении медной трубки смесью порошков фосфида меди и серебра является вибрация при амплитуде 3 мм с частотой в пределах 25-50 Гц.

Технический результат заключается в упрощении технологического процесса производства с одновременным обеспечением стабильности свойств трубчатого припоя, позволяющей получать снижение дефектов при деформации заготовки, что позволяет уменьшить потери материалов, оболочки, а также существенно повысить однородность порошкообразного наполнителя.

1. Способ изготовления трубчатого припоя для пайки меди, включающий засыпку порошкового наполнителя в исходную заготовку трубчатой формы, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют порошковую смесь фосфида меди и серебра, при этом в качестве трубчатой заготовки используют ампулу из меди, которую заполняют упомянутой смесью с помощью направленной вибрации при амплитуде 3-5 мм с частотой 25-50 Гц, после чего герметизируют заготовку и осуществляют ее прокатку в валковом стане с возвратом заготовки для повторной прокатки с уменьшением ее поперечного сечения, причем объем ампулы выбирают с учетом содержания металла ампулы и наполнителя в припое.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют фосфид меди с содержанием фосфора от 20 до 30 %, а соотношение порошков фосфида меди и серебра в наполнителе составляет от 1,228:1,0 до 1,842:1,0.

Изобретение может быть использовано для сварки нержавеющих сталей, в частности сталей серии 400, сварочной проволокой с флюсовой сердцевиной. Нержавеющая хромистая сталь трубчатой оболочки содержит, вес.%: 10-18 Cr, менее 5 Ni.

Способ изготовления флюса // 2590462

Изобретение может быть использовано при сварке плавящимся электродом плит толщиной до 60 мм и более из медных сплавов, в частности из хромистой бронзы с использованием стекловидных кислых флюсов.

Способ изготовления паяльной пасты // 2585508

Изобретение может быть использовано при производстве паяльных паст. Получают суспензию порошка припоя с электролитом в ванне электролизера.

Способ получения гранулированного присадочного материала для дуговой сварки // 2574930

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке для модифицирования металла сварного шва наноразмерными тугоплавкими частицами. Рубленую сварочную проволоку диаметром 1-2 мм и длиной 1-2 мм смешивают с модифицирующей добавкой диоксида титана с помощью высокоэнергетической планетарной мельницы с ускорением частиц не менее 20 g.

Способ получения фольги твердых припоев алюминиевых эвтектических сплавов // 2559619

Изобретение может быть использовано для получения полуфабрикатов из труднодеформируемых эвтектических сплавов на основе алюминия, предназначенных для применения в качестве припоя в паяных конструкциях.

Способ изготовления припоя на основе олова // 2541249

Изобретение может быть использовано при изготовлении легкоплавких бессвинцовых припоев, используемых при пайке изделий электроники и конструкционных материалов.

Способ получения порошковой проволоки // 2538226

Изобретение относится к металлургическому машиностроению, а именно к способу получения порошковой проволоки с повышенной плотностью порошкового наполнителя. Задачей предложенного технического решения является повышение качества порошковой проволоки путем получения равномерности плотности порошкового наполнителя по длине порошковой проволоки и улучшение свойств порошковой проволоки за счет формирования в порошковом наполнителе наноразмерных зерен модифицирующих компонентов.

Способ изготовления наплавочных стержней // 2536839

Изобретение может быть использовано при изготовлении стержней для наплавки поверхностей бурового инструмента, контактирующих со стенками скважины, например режущих и калибрующих поверхностей лопастных долот.

Электродная проволока с перовскитным покрытием // 2499656

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электродной проволоке, применяемой в электродуговой сварке. Для стабилизации дуги и увеличения срока службы контактного конца электродная проволока для использования в электродуговой сварке содержит металлическую основу электродной проволоки и твердый проводник на поверхностях данной металлической основы электродной проволоки.

Способ гранулирования флюса // 2494847

Изобретение может быть использовано при получении гранулированных флюсов для сварки сталей и сплавов широкого диапазона составов, в частности для сварки углеродистых, легированных сталей и сплавов.

Способ изготовления биметаллической проволоки // 2605736

Изобретение может быть использовано при изготовлении биметаллической проволоки на стальной основе с оболочками из различных металлов, преимущественно цветных. Предварительно обрабатывают стальной сердечник и медную оболочку в виде ленты в электролите в электрогидродинамическом режиме анодного процесса. Собирают заготовку путем оборачивания оболочкой сердечника. Соединяют ее кромки. Осуществляют нагрев полученной заготовки до 750-850°С в электролитной плазме в режиме анодного процесса. Производят прокатку полученной заготовки. Способ позволяет изготавливать биметаллическую проволоку с высоким качеством соединения входящих в ее состав металлов, при значительно меньших усилиях прокатки обеспечивает прочное соединение разнородных металлов, например стали сердечника и меди оболочки, при этом медная оболочка не утончается и на ней не образуется грат. 1 ил.

Припой для бесфлюсовой пайки и способ его изготовления // 2609583

Изобретение может быть использовано для получения неразъемных соединений разнородных материалов пайкой диффузионно-твердеющими припоями на основе галлия. При получении припоя в расплав галлия вводят индий и в полученный расплав вводят наполнитель в виде медного порошка с размером частиц 25-40 мкм. Медный порошок перед введением в расплав обрабатывают раствором соляной кислоты (декапируют) и покрывают его частицы слоем серебра. Содержание компонентов выбирают из условия получения припоя следующего состава, мас.%: галлий 50-60, индий 10-15, медный порошок остальное. Припой позволяет производить пайку мощных электрорадиоизделий, в частности кристаллов монолитных интегральных микросхем, на теплоотводящие основания при комнатной температуре и контактном давлении. 2 н.п. ф-лы.

Композиционная сварочная проволока // 2613006

Изобретение относится к присадочным материалам для сварки плавлением, которые могут быть использованы для ремонта деталей газотурбинных двигателей, изготовленных из жаропрочных сплавов на основе никеля. Композиционная сварочная проволока для ремонта сваркой плавлением деталей газотурбинных двигателей, изготовленных из жаропрочных сплавов на основе никеля, кобальта или железа, содержит сердечник и нанесенный и связанный с ним поверхностный слой, содержащие бор и/или кремний. Общее содержание бора и/или кремния в композиционной сварочной проволоке, рассчитано по выражению , где C∑ - общее содержание бора и/или кремния в сварочной проволоке; D' - диаметр сварочной проволоки; CSL - содержание бора и/или кремния в поверхностном слое; Т - толщина поверхностного слоя, при этом C∑ составляет 0,1-10 мас. %. Предотвращается растрескивание в зоне термического воздействия в результате сварки плавлением и аргонодуговой пайки дисперсионно-твердеющих жаропрочных сплавов. 16 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл., 6 пр.

Электролизер для получения порошка припоев // 2617081

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для производства паяльных паст. Электролизер для получения порошка припоя содержит ванну, заполненную электролитом, анод, выполненный в виде кольцевого цилиндра, соосно помещенный в анод катод, выполненный в виде пакета электроизолированных игл, установленных остриями в направлении анода. Анод и катод разделены диафрагмой. Под катодом размещена емкость для порошка. Обеспечивается получение суспензии малоокисленного порошка припоя с высокой дисперсностью. 1 ил., 1 пр.

Способ получения быстрозакаленного безбористого припоя на основе никеля для пайки изделий из коррозионностойких сталей, припой, паяное соединение и способ его получения // 2625924

Изобретение может быть использовано для соединения пайкой изделий из коррозионностойких жаропрочных сталей и сплавов, в частности, для соединения изделий из стали 12Х18Н10Т. В соответствии со способом получения быстрозакаленного безбористого припоя после выплавки никелевый сплав подвергают индукционному переплаву, а ленту припоя получают литьем на закалочный медный диск, вращающийся со скоростью 15-30 м/с при давлении эжекции инертного газа 0,2-0,7 кг/см2 при температуре разливки 1250-1350°С. Припой имеет следующий состав, мас.%: хром 3-12, кремний 4-7, бериллий 2,5-5, никель остальное. Припой изготавливают в виде быстрозакаленной гибкой ленты с аморфной или субмикрокристаллической структурой. Пайку осуществляют в условиях вакуума (1÷5)×10-5 мм рт.ст. путем нагрева до температуры 1130-1170°С со скоростью 20°С/мин с последующей выдержкой 30-60 мин и охлаждением паяного изделия с печью. Паяное соединение из стали 12Х18Н10Т, полученное с использованием данного припоя, характеризуется пределом прочности соединения 520±20 МПа. Изобретение обеспечивает повышение структурной однородности зоны паяного шва и прочности соединения изделий. 4 н. и 10 з.п.ф-лы, 3 ил., 3 пр.

Припой на основе цинка для пайки алюминия // 2626835

Изобретение может быть использовано при пайке алюминия припоем из сплава на основе цинка. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, вес.%: алюминий 2-7, медь 1-3, кремний 0,01-0,03, олово 0,01-0,2, цирконий 0,01-0,08, цинк – остальное. Для получения упомянутого припоя цинк и алюминий плавят с добавкой медно-алюминиевой лигатуры и кремний-алюминиевой лигатуры с расходом до требуемых содержаний меди, кремния и алюминия. Затем вмешивают в расплав 0,01-0,2% олова и охлаждают до 600-650°C. Расплав припоя перед розливом перемешивают с флюсом из плавленой смеси солей в виде хлористого калия 60-62% и фтористого калия 38-40% с расходом 0,1-0,5% от веса припоя с добавкой в смесь фторцирконата калия с расходом 0,04-0,3% от веса припоя. Введение циркония обеспечивает пайку с высокой растекаемостью по алюминию. Цинковый сплав обладает способностью к деформации обжатием прокаткой или прессованием для получения припоя, удобного для пайки газовой горелкой. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 3 пр.

Флюс для пайки алюминия // 2627311

Изобретение может быть использовано при пайке алюминия и его сплавов. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, вес.%: хлорид лития 31-33, фторид алюминия 2-4,5, хлорид бария 18-19, фторид калия 1,5-3, хлорид олова-3-10, хлорид калия остальное. Для получения флюса осуществляют плавку хлорида калия, хлорида лития и хлорида бария при температуре 750-770°C и добавляют в расплав смесь фторида калия и фторида алюминия. Разливают и охлаждают расплав. Измельчают полученный твердый сплав и смешивают его с 3-10% хлорида олова. Расплавляют шихту при температуре 450-500°C и полученный флюс разливают в прутки. Флюс обеспечивает высокую растекаемость припоя и активацию поверхности алюминия при температуре плавления припоя. 2 н.п. ф-лы, 5 пр.

Составы для припоя // 2627822

Изобретение может быть использовано при получении паяного соединения бессвинцовым припоем, в частности, при изготовлении печатных плат. Припой содержит смесь порошковых компонентов, один из которых представляет собой первый сплав для припоя, а второй порошковый компонент – второй сплав для припоя или металл. Припой содержит дополнительный порошковый компонент, выбранный из группы, включающей карбиды, нитриды, оксиды металлов и углеродные нанотрубки. В качестве первого и второго сплавов для припоя используют несмешиваемые при нагреве сплавы, температура плавления которых различается в пределах 10°С. Припой обладает хорошей термоусталостной долговечностью и низкой высокотемпературной ползучестью, а также высокой пластичностью и тепло- и электропроводностью. 7 н. и 13 з.п. ф-лы, 16 ил.

Способ изготовления порошковой проволоки для износостойких покрытий // 2629140

Изобретение может быть использовано в сварочном производстве при изготовлении порошковых проволок для сварки, наплавки и напыления. Профилированную оболочку заполняют шихтой, содержащей газообразующие, стабилизирующие и тугоплавкие компоненты. Шихту используют в виде суспензии из компонентов шихты с жидким органическим легкоиспаряющимся веществом. Заполнение оболочки осуществляют путем подачи упомянутой суспензии при постоянном ее перемешивании с равномерным распределением по объему профилированной оболочки. Затем осуществляют ее вальцовку и волочение. В качестве легкоиспаряющегося вещества используют ацетон. Способ позволяет равномерно распределять тугоплавкие элементы шихты по сечению проволоки, снизить усилия волочения и повысить производительность процесса. 1 з.п. ф-лы.