Припой для пайки графита
Патент 612768
Авторы
Припой для пайки графита
Иллюстрации
Реферат
1Щ 6I2768
ОП ИСАН И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.08.76 (21) 2393162/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.78. Бюллетсш ¹ 24 (45) Дата опубликования описания 19.06.78 (51) А!. Кл."- В 23К 35, 30
С 22С 38/08
Гасударственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытии (53) УДK 621.791.3 (088.8) (72) Авторы изобретения
P. А. Сидоренко, А. Н. Поморцев и М. Д. Хар:ук (71) Заявитель
Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (54) ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ ГРАФИТА
Изобретение относится к области пайки, в частности к составу припоя для пайки графита с графитом, металлами и сплавами, который расширяет возможности применения графита в атомной и ракетной, электровакуумной и полупроводниковой технике, электроэнергстикс, черной и цветной металлургии, химической и машиностроительной промышлешюстн.
Известны припои на основе железо-никелевых сплавов, в состав которых в«одят титан, цирконий, кремний, бор (1).
Надежные соединения графита с графитом, металлами и сплавами могут быть получены, если припои хорошо смачивают графит и растекаются по нему, имеют согласованный или близкий к графиту коэффипиент температурного расширения (КТР) . Если припой после расплавления и контактного взаимодействия с углеродом остается пластичным и тем самым обладает способностью к релаксации температурных напряжений за счет пластической деформации, то припои, содержащие карбидообразующие элементы, после взаимодействия с углеродом образуют твердые карбидные слои, которые имеют склонность к хрупкому разрушению. Кроме того, получение прппоев на основе карбидообразующих элементов требует дополнительных технологических затрат в связи с трудностью обработки давлением.
Известен также припой для пайки графита, компоненты которого взяты в следующем соотношении, вес. %: никель 30 — 50, элементысфероидизаторы графита из группы: иттрпй—
5 церий 0,03 — 1, железо — остальное (2).
Этот припой xopoIIlo растекается н смачивает графит, не образует карбидов прн затвсрдевании, после науглерожпвания имеет КТР, близкий к графиту, обладает «орошимн тс«нологпческими свойствами.
Однако этот припой имеет малую температурную область согласования КТР с графитом, Величины их КТР могут быть согласованы только в интервале температур 20—
15 150 С. Рассогласование КТР в температурной области выше 150 С может привести к гозннкновению значительных температурны«напряжений и разрушению соединения. Этот недостаток может оказаться решающим для паяных изделий, работающп«при цпклп иски меняющейся температуре.
Целью изобретения является новы|пенис качества паяного соединения путем расширения температурной области согласования КТР
25 припоя н графита.
Предлагаемый припой отличается от известных тем. что в его состав дополнительно введен кобальт при следующем соотношении компонентов, вес. %:
30 Кобальт 4 — 16
612768 ичсют средний КТР па 10 — 25% ниже, чем исходный (бескобальтовые). Такое изменение величины КТР у предлагасчых нрнпосв обзэясняется особенностями кобальтсодержащих
5 сплавов. Кобальт, введенный в состав сплава, позволяет повысить температуру точки Кюри но cp3BIILииlо с железо-нике;lсвыми сплавами.
В связи с этнч принои, содержащие кобальт, сохраняют до более высоких температур фер10 ромагнитное состояние, ответственное за их малый КТР.
В таблице сведены данные по исследованным составам припоев и приведены КТР для каждого из них.
15 На фиг. 1 и 2 приведены температурные и концентрационные зависимости КТО для некоторых составов припоев. График на фиг. 2 иллюстрирует влияние кобальта на средний
КТР науглероженцых Ге-припоев в интервале
20 температур 20 — 600 С: кривая а — без кобальта, кривая б — 5% кобальта, кривая в — 15% коо альта.
11и кель 15 — 55
Иттрий илп церий 0,03 — 1 железо Остальное
Предлагаемый припой обеспечивает хорошую смачиваемость графита, отсутствие в шве хрупких карбидов, возможность создания равнопрочного графиту соединения за счет изменения формы графита в шве с пластинчатой на шаровидную, высокую стойкость паяных соединений к термоциклированию, пласти 1ность материала шва, а следовательно, и его способность к релаксации напряжений, а также хорошие технологические свойства, включающие возможность обработки припоя давлением.
Благодаря введению в состав припоя кобальта удается согласовать КТР припоя и графита в температурной области 20 †4 С, а для некоторых углеграфитовых материалов и в более широком интервале температур до
600 С.
Припои, содержащие кобальт (5 и 15%), Таблица 1
Величина КТР(град. т) для температур, BIO, C
Средний
КТР в интервале температур
20 — 600 С а >< 10 град, Состав припоя, вес. о, Образец, 250
650
450
350
550
150
Со
54
123
41
54,8
82
11I
51
70
102 еще шире. При содержании кобальта 10 — 16% припой имеет постоянный КТР до температур
25 400 — 600 С. На базе этих припоев можно получать спаи с графитом, согласованные по
КТР в температурной области до 600 С. Например, припой, содержащий 15% Со (см. фиг. 1, кривая в), имеет КТР 60 — 65
30 X10 град.— до температуры 400 С. Эта величина КТР в да1шом температурном интервале совпадает с КТР графитов МПГ-6, МПГ-8.
Припой, содержащий 15% Со, но с другим содержанием Ге и М, имеет КТР порядка 100
35 X 10 †град. †в температурном интервале до
600 С (см. фиг, 1, кривая г). Этот припой с
Из таблицы видно, что припои, содержащие
4 — 10% Со, согласованный с графитом КТР в области температур 20 — 400 С. Например, введение кобальта в количестве 5% (см. фиг.
1, кривая б) позволяет значительно снизить
КТР припоя по сравнению с припоем без кобальта в температурной области выше 200 С.
При относительно равных КТР в области температур до 200 С этот припой лучше согласуется по KTP в температурном интервале 20—
300=C с графитами марок ГМЗ, ПРОГ-2400, ЛРВ, ЭЭГ, КПГ, чем припои, не содержащие кобальт, а для графитов марок МПГ-6, МПГ-8 температурный интервал согласования КТР
2
4
6
8
11
12
13
64
59,8
39,9
64,8
59,8
57,8
54,8
49,8
39,9
64,8
59,8
54,8
49,8
39,9
29,9
34,9
54,8
24,9
29,9
31,9
34,9
39,9
49,8
19,9
24,9
29,9
34,9
44,8
5
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
48
127
48
G3,З
56
84
104
54
77
100
89
59
64
56
63
79
112
86
58
64
103
121
72
121
81
72
74
78
109
63
105
138
108
117
118
108
82
98
109
87
78
101
144
138
122
142
122
116
106
124
122
126
109
102
147
156
136
98
138
148
116
139
151
122
84
82
84
87
IlI
92
82
78
77
102
612768
Я
1 ( о (|
Ц0 Р00 300 400 500 00 700
Теппература, C успехом может использоваться для пайки графитов, полученных способом термомеханической обработки.
Увеличение содержания кобальта в припое до 20О/О уже пс дает каких-либо преимуществ.
В связи с этим верхнее содержание кобальта в предлагаемом припое целесообразно ограничить величиной 16%.
Формула изобретения
1. Припой для пайки графита, содержащий никель, железо, элемент-сфероидизатор графита, выбранный из группы: иттрий — церий, отличающийся тем, что, с целью повышения качества паяного соединения путем расширения температурной области согласования коэффициентов термического расширения прнпоя и графита, в его состав дополнительно введен кобальт при следующем соотношении компонентов, вес. О о:
Никель 15 — 55
5 Элемент-сфероиднзатор графита, выбранный нз группы: иттрпй-цернй 0,03 — 1
Кобальт 4 — 16 железо Остальное
10 2. Припой по п. 1, отличающийся тем, что он содержит нттрпй, церий в виде мишметалла.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США № 3439858, кл. 228 — 56, 1969.
2. Авторское свидетельство СССР № 421459, кл. В 23К 35/30, 1972.
612768
Фиг.2
Корректоры: Л. Котова и Н. Федорова
Редактор О. Юркова
Заказ 1255/7 Изд. № 515 Тираж 1263 Подписное
НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобрстений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Составитель В. Плахтий
Тсхрсд H. Рыбкина
55 бб
Л//.Co, Dec. %