Водорастворимый флюс для пайки

Изобретение относится к составам флюсов для низкотемпературной пайки с повышенной термостойкостью. Водорастворимый флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас %: глицерин 60-62, сорбит 27-28, щелочь 8-9, ингибитор в виде тетрабората натрия или борной кислоты 2-4. Введение в состав флюса ингибитора уменьшает внутрифлюсовое окисление глицерина и сорбита щелочью. Флюс обеспечивает проведение пайки при температурах до 350°С за счет повышения его термостойкости к окислению при сохранении флюсующей активности, а также обеспечивает полную отмывку остатков флюса водой после пайки. 2 табл., 1 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области пайки, а более конкретно к составам флюсов с повышенной термостойкостью для низкотемпературной пайки.

В настоящее время для обеспечения пайки различных металлов и сплавов в интервале температур 250-350°С предложено много различных флюсов, например: флюсы, в основе которых лежит канифоль как в чистом виде, так и в разных ее модификациях с добавками хлоридов и кислот, флюсы, в составы которых входят комбинации различных галогенидов, легких и тяжелых металлов, а также флюсы, включающие разнообразные полярные растворители и органические соединения с добавками хлоридов и фторидов [Справочник по пайке./ Под ред. И.Е. Петрунина. - 2-ое изд. Перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1984. Стр. 119-12, Справочник по пайке. Под ред. С.Н. Лоцманова, И.Е. Петрунина, В.П. Фролова. М.: Машиностроение, 1975. Стр. 112-114, Припои и флюсы для пайки. Марки, состав, свойства и области применения ОСТ4ГО.033.200. Стр. 44, 45].

Однако подавляющее большинство этих флюсов при использовании имеет ряд недостатков, например: сильное газо- и дымовыделение, осмоление с образованием плохо удаляемых остатков, краткое время флюсующего воздействия, что требует постоянной подпитки свежего флюса.

Известен флюс, принятый за прототип, представляет комбинацию спиртов и щелочи [Патент №1808590 A1 B23K 35/24]. Он применяется для пайки и лужения железа, никеля, кадмия, меди, латуни, золото-, серебро-, олово-висмутового, олово-свинцового покрытий, как в индивидуальном виде, так и являясь связкой для паяльных паст на основе порошков низкотемпературных припоев.

Однако, верхняя температура его применения не выше 260°С, так как при ее превышении происходит осмоление, загустение и в дальнейшем потеря его флюсующих свойств.

Техническим результатом изобретения является обеспечение пайки при температурах до 350°С за счет повышения термостойкости предлагаемого флюса к окислению при сохранении флюсующей активности, обеспечение полной отмывки остатков флюса водой после пайки.

Технический результат достигается тем, что водорастворимый флюс для пайки, содержащий глицерин, сорбит, щелочь и ингибитор, в качестве которого содержит тетраборат натрия (бура) или борную кислоту, при следующем соотношение компонентов, в масс %:

глицерин 60-62
сорбит 27-28
щелочь 8-9
ингибитор 2-4

Введение в состав флюса ингибитора, в виде тетрабората натрия или борной кислоты, уменьшает внутрифлюсовое окисление глицерина и сорбита щелочью, что снижает в свою очередь осмоление и обугливание этих компонентов и, как следствие, способствует нахождению расплава флюса в жидком состоянии с сохранением его флюсующих свойств при высоких температурах. Опытным путем определено весовое соотношение между сорбитом и щелочью как три к одному соответственно.

Процентное содержание компонентов флюса обосновано следующим образом:

- процентное содержание глицерина в интервале 60-62% обеспечивает оптимальную вязкость раствора флюса, необходимую при его использовании. При содержании глицерина ниже 60% раствор становится очень вязким, а выше 62% закипает со значительным дымовыделением (таблица 1, составы 4, 5);

- процентное содержание сорбита 27-28% обеспечивает хорошую отмывку флюса после пайки или лужения. При содержании сорбита ниже 27% происходит быстрое осмоление флюса из-за избытка щелочи, а при содержании выше 28% - обугливание и спекание остатков флюса с поверхностью на участках с нанесенным флюсом (таблица 1, составы 4, 5, 6);

- процентное содержание щелочи 8-9% обеспечивает баланс соотношения с сорбитом во флюсе. Содержание щелочи ниже 8% или выше 9% приводит к описанным для сорбита результатам (Табл. 1, состав 6);

- процентное содержание ингибитора (соль или кислота) 2-4% способствует нахождению расплава флюса в жидком состоянии. Содержание ингибитора ниже 2% нивелирует эффект ингибирования окисления компонентов флюса, а выше 4% ингибитор не полностью растворяется в растворе флюса. (Табл. 1, составы 5, 6).

Пример

Водорастворимый флюс содержит глицерин, сорбит и щелочь и ингибитор. В качестве ингибитора применен тетраборат натрия или борная кислота. В таблице 1 представлены шесть составов флюса с тетраборатом натрия и шесть составов с борной кислотой, причем первые три состава с каждым из ингибиторов находятся в пределах заявленных соотношений компонентов (табл. 1, №1-3) и последующие три состава с каждым из ингибиторов выходят за пределы заявленных соотношений (табл. 1, №4-6).

Водорастворимый флюс для пайки готовят следующим образом:

в емкость, содержащую необходимое процентное количество глицерина, вводят другие компоненты флюса в соответствии с их процентным содержанием, нагревают смесь до температуры 200-210°С и выдерживают до полного растворения компонентов в глицерине и частичного обезвоживания флюса. После охлаждения емкости с раствором флюс готов к применению.

Лужение проводили с помощью навесок припоев диаметром 3 мм, изготовленных из фольги толщиной 100 мкм.

Использовались три вида припоев: ПОСр3 (96,7-97,3 Sn, 2.7-3,3 Ag; ГОСТ 19739-74); ПЗлОл78,5 (78-80 Au, 20-22 Sn; ТУ 48-1-385-90); ПОС10 (90 Pb, 10 Sn; ГОСТ 21930-76).

Металлические образцы для лужения и пайки размерами 15×15×1 мм, изготовленные из спецсплава ковар (53Fe29Ni18Co), стали 10 как чистой, так и покрытой химическим никелем, латуни, меди, и меди, покрытой гальваническим никелем, золотом и серебром паяли тремя видами припоев: ПОСр3 (96,7-97,3 Sn, 2.7-3.3Ag; ГОСТ 19739-74); ПЗлОл78,5 (78-80 Au, 20-22 Sn; ТУ 48-1-385-90); ПОС10 (90 Pb, 10 Sn; ГОСТ 21930-76) с использованием флюсов, составы которых приведены в таблице 1.

Результаты лужения приведены в таблице 2.

Капли флюса наносили на поверхность образцов перед укладкой припоя, далее образцы нагревали до температуры лужения.

Для определения коэффициента растекаемости припоя образцы нагревали до 250°С для припоя ПОСр3; до 300°С - для припоя ПзлОл78,5 и до 320-330°С - для припоя ПОС10.

Коэффициент растекаемости припоя определялся по формуле: определялся по формуле:

Кр=Sp/So, где

Sp - площадь, занятая припоем после его расплавления в мм,

So - площадь, занятая припоем до его расплавления в мм. [Припои и флюсы для пайки. Марки, состав, свойства и области применения ОСТ4ГО.033.200. Стр. 51].

Пайку плат из поликора размерами 12×12×1 мм с нанесенным золотым покрытием, соединяемых с облуженными образцами, осуществляли с предлагаемым водорастворимым флюсом. При этом были выбраны следующие комбинации образцов: медь-медь, золото-золото, золото-химникель, золото-гальванический никель, никель (хим., гальв.) - никель (хим., гальв.). Пайку проводили при нагревании до 250-270°С для припоя ПОСр3; до 330°С - для припоя ПзлОл78,5; до 340-350°С - для припоя ПОС10.

Отмывку образцов от остатков флюса после пайки и лужения осуществляли в проточной воде, имеющей температуру 50-80°С, с последующим ополаскиванием в деионизованной воде и сушкой сжатым воздухом.

Анализ результатов показал, что указанные в формуле изобретения соотношения компонентов флюса (табл. 1, составы 1-3) обеспечивают коэффициенты растекаемости припоев ПОСр3, ПЗлОл78,5 и ПОС10 равные или больше единицы, в результате поверхность заготовок не имеет раковин и необлуженных участков.

Составы флюсов с соотношениями компонентов, находящихся за пределами, указанными в формуле изобретения (табл. 1, составы 4-6), способствуют образованию непропаев и участков лужения худшего качества при значениях коэффициентов растекаемости близких к единице. При этом наблюдали следующее - если соотношения:

- меньше указанных в формуле, то происходило быстрое осмоление флюса при нагреве с потерей флюсующих свойств из-за уменьшения содержания ингибитора или сорбита; значительное повышение вязкости из-за глицерина; плохая отмывка остатков флюса по причине обугливания сорбита из-за снижения содержания щелочи;

- больше указанных в формуле, то отмечали быстрое загустение флюса из-за ингибитора; закипание и сильное разбрызгивание флюса, а также газо- и дымовыделение из-за глицерина; быстрое осмоление, обугливание и загустение флюса из-за щелочи; плохую отмывку остатков флюса из-за сорбита по причине, изложенной выше.

Паяные соединения после отмывки равномерны, без раковин и непропаев, имеют блестящие или светло-матовые поверхности галтелей.

Предлагаемый флюс для низкотемпературной пайки обладает повышенной термостойкостью в интервале температур 250-350°С.

Достоинством заявленного флюса является то, что его остатки после пайки или лужения легко удаляются теплой водой, что исключает применение органических растворителей; вторым достоинством является возможность хранения его неограниченное время на воздухе в обычных условиях с периодическим прогревом до 200°С с целью его обезвоживания, а также простота его изготовления, доступность и дешевизна компонентов отечественного производства и отсутствие токсичных веществ в его составе.

Водорастворимый флюс для пайки, содержащий глицерин, сорбит и щелочь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ингибитор в виде тетрабората натрия или борной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас. %:

глицерин 60-62
сорбит 27-28
щелочь 8-9
ингибитор 2-4



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при высокотемпературной пайке конструкций из алюминия и его сплавов повышенной прочности. Флюс для пайки алюминия и его сплавов содержит следующие компоненты, мас.%: хлористый литий 20–30, хлористый натрий 10–12, хлористый калий 30–45, хлористый цинк 3–15, фтористый калий 2–5, фтористый литий 2–5 и по крайней мере один компонент из группы, содержащей фторалюминат цезия, фторид цезия при суммарном содержании 1–10.
Изобретение может быть использовано для пайки алюминия и его сплавов. Флюс в виде геля содержит солевые компоненты и связующее в виде 2-4%-ного раствора полиизобутилметакрилата в уайт-спирите при следующем соотношении компонентов, мас.
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.

Изобретение может быть использовано для поверхностного монтажа электрорадиоэлементов и интегральных схем на печатные платы. Припойная паста содержит, мас.%: порошок низкотемпературного припоя 80…91 и флюс-связку 9…20.

Изобретение может быть использовано для поверхностного монтажа электрорадиоэлементов и интегральных схем на печатные платы. Припойная паста содержит, мас.

Изобретение может быть использовано при производстве свинцовых аккумуляторов, в частности для батарей резервного питания и двойного назначения. Флюс содержит бромистоводородную кислоту, моноэтаноламин, изопропиловый спирт, N-Метил-2-пирролидон и адипиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: N-Метил-2-пирролидон 35-54, изопропиловый спирт 5-9, адипиновая кислота 15-30, бромистоводородная кислота 40%-ная 10-25, моноэтаноламин 3-10.

Изобретение может быть использовано для низкотемпературной пайки металлов и сплавов припоями различных марок в широком интервале температур. Хлоридный флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: хлористый цинк 33-41, хлористый аммоний 4-12, гидрохлорид диэтиламина 28-30, щавелевая кислота 15, глицерин 0-5, вода - остальное.

Изобретение может быть использовано для поверхностного монтажа. Паяльная паста содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: канифоль 4,0-5,0, оксипроизводное соединение ряда алкиламинов 3,7-4,3, полиэтиленгликоль с молекулярной массой 1500-20000 2,9-3,2, этиленгликоль 1,2-1,5, гидроксид натрия 0,5-0,7, порошок припоя - остальное.

Группа изобретений может быть использована при осуществлении твердой пайки алюминиевых деталей, например теплообменников. Используемый при пайке алюминия флюс содержит основной флюс, используемый для твердой пайки, который включает K2AlF5 или прекурсор, образующий K2AlF5, во время пайки, и Li-соль в количестве, соответствующем значению от 80% до 120% количества, которое стехиометрически необходимо для превращения всего K2AlF5 в K2LiAlF6 во время пайки.
Изобретения могут быть использованы при пайке алюминиевых деталей, например теплообменников. К базовому флюсу, включающему фторалюминат калия, в котором содержание K3AlF6 равно или меньше 5 вес.%, добавляют литий или соединения в виде фторалюмината лития, в частности LiF или Li3AlF6, содержащие катионы Li.

Порошковая проволока может быть использована восстановления и упрочнения деталей, работающих на истирание в условиях воздействия абразивного потока с большими контактными нагрузками, в частности, транспортирующих шнеков экструдеров.

Изобретение относится к покрытому стержневому электроду для дуговой сварки. Часть электродной проволоки электрода, содержащей Fe, покрыта покрывным агентом.

Изобретение может быть использовано для лазерного нанесения материала при аддитивном производстве и ремонте металлических компонентов из суперсплавов. Флюс имеет состав компонентов, который обеспечивает образование шлака при охлаждении после процесса лазерного нанесения в количестве не более 5 мас.% и содержит по меньшей мере один компонент, образующий при нагревании во время процесса лазерного нанесения по меньшей мере один газ, который является более тяжелым, чем воздух.

Изобретение может быть использовано для лазерного нанесения материала при аддитивном производстве и ремонте металлических компонентов из суперсплавов. Флюс имеет состав компонентов, который обеспечивает образование шлака при охлаждении после процесса лазерного нанесения в количестве не более 5 мас.% и содержит по меньшей мере один компонент, образующий при нагревании во время процесса лазерного нанесения по меньшей мере один газ, который является более тяжелым, чем воздух.

Изобретение предназначено для получения индукционной наплавкой на поверхности стальных и чугунных деталей покрытия из интерметаллидов, образующихся в системе железо-алюминий.

Изобретение относится к способу дуговой сварки в среде защитного газа с подачей сварочной проволоки и сварочному устройству для его осуществления (варианты), способу дуговой сварки в защитном газе с использованием расходуемого электрода и способу дуговой сварки в защитном газе с использованием самозащитной сварочной проволоки.

Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Изобретение относится к области производства керамического сварочного флюса и может быть использовано для сварки и наплавки лентой нержавеющих сталей при изготовлении, в частности, оборудования для нефтегазопереработки, систем транспортировки углеводородов.

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при производстве конструкций из низкоуглеродистых низколегированных сталей с применением сварки под флюсом.

Изобретение относится к составам флюсов для низкотемпературной пайки с повышенной термостойкостью. Водорастворимый флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас : глицерин 60-62, сорбит 27-28, щелочь 8-9, ингибитор в виде тетрабората натрия или борной кислоты 2-4. Введение в состав флюса ингибитора уменьшает внутрифлюсовое окисление глицерина и сорбита щелочью. Флюс обеспечивает проведение пайки при температурах до 350°С за счет повышения его термостойкости к окислению при сохранении флюсующей активности, а также обеспечивает полную отмывку остатков флюса водой после пайки. 2 табл., 1 пр.

Наверх