Припой для пайки изделий из термостойких высокотвердых материалов

Припой для пайки изделий из термостойких высокотвердых материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (! ц 612769

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заяц;!еио 19.10.76 (21) 2412492/25-27 (51) Л1. Кл.- вВ 23К 35 30 ооС 9, 18 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

Совета Министров СССР (23) Приоритет (53) УДЫ 621.791.3 (088.S) по делам изобретений (43) ОпУбликовано 30.06.78. Бюллстси1> № 24 и открытий (45) Дата опубликования описапия 19.06.78 (72) Авторы изобретения

М. С. Друй, Ю. H. Вильк, P. С, Овсеевич и Г. В. Боровский (71) Заявитель (54) ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕРМОСТОЙКИХ

ВЫСОКОТВЕРДЪ|Х МАТЕРИАЛОВ

Изобретение касается пайки, в частности состава припоя для пайки резцов из минералокерамики на основе корунда.

Известны сплавы иа медной основе, например сплав для металлизации кубического нитрида бора, который содерхкит, вес. %: медь

80 — 60, марганец 15 — 30, титан (цирконий)

5 — 20, олово (кадмий, висмут, свинец) 5 — 20, хром (ванадий, ниобий, тантал) 0,1 — 3, никель (железо — кобальт) 0,5 — 10 (1). Этот припой обладает, благодаря наличию металлов подгруппы окелеза, сравнительно высокой температурой плавления. Но для пайки минералокерамики он нспригоден, так как нс обладает каркасной структурой со всеми вытекающими из этого технологическими недостатками, а также ис имеет необходимой ткаропрочности и адгезии к мииералокерамике.

Известен припой (2) компоненты которого взяты в следующем соотношении, вес. %:

Хром 25 — 45

Медь 25 — 55

Марганец 10 — 30

Олово (кадмий, свинец, висмут) 2 — 10

Титан 1 — 7

Фосфор 0,1 в 1,5

Хром является тугоплавкой составляющей и служит для образования каркаса.

Одиако этот припой обладает низкой жаропрочностью при использовании его для пайки резцов из мииералокерамики. Резцы из миисралокерамики работают иа значительно более

5 жестких режимах, чем резцы из питрида бора или алмаза (это объясняется большей тсрмостойкостью мииералокерамики), что ведет при длитсльиой эксплуатации к размягчению припоя и отделеншо режущего элемента 0Т корlO пуса.

В связи с тем, ITQ тсрмостойкость поликристаллов питрида бора нс прсьышает 1000—

1050 С. припой для их закрепления имеет температуру пайки нс выше указанного предела, 15 тогде1 как при папке мииcpялокepампки к стальному корпусу температура пайки может быть повьписна до 1150 †12 С.

Кроме того, припой имеет низкую алгсзию к минсралокерамике при пайке B слабоокпснитсльной среде (на воздухе по;1 флюсом).

Титан (цирконий) в этих условиях окисляется.

Прп пайке указанным припоем иитрид!! бора титан предварительно наносится на поверхпость поликристаллов посредством вакуумной тсрмообработки в виде металлизаш!онного покрытия и поэтому ис окисляется пр11 пайке, но по отношению K минералоксрамике эти процессы еще неотработапы. Присутствия одного марганца в припое педостаточно для

612769

1 — 10

Остальное удовлетворительного сма швания минсралокерамики.

Цслью изобретения является повышение качества пайки припоя путем увеличения жесткости и жаропрочности.

Для этого предлагаемьш припой для пайки изделий из термостойких высокотвердых материалов, преимущественно минсралокерамики на основе корунда, содержащий медь, марганец, металл подгруппы железа, металл, выбранньш из группы: олово, кадмий, висмут, свинец, металл, выбранный из группы: молибден, хром, вольфрам, дополнительно содержит кароид хрома прн следующем соотношении компонентов, вес. %:

Карбид хрома 10 — 50

Металл выбранный из группы: молибден, хром, вольфрам 5 — 50

Металл подгруппы железа 1 — 20

Марганец 1 — 20

Мсталл, выбранный из группы: олово, кадмий, висмут, свинец

Медь

Предложенный припой состоит из двух каркасных тугоплавких фаз: частиц карбида хрома и молибдена хрома, вольфрама и одной легкоплавкой (жидкой в момент пайки) фазы в виде сплава меди, металла подгруппы железа, маргаш!а, олова и частично растворенного в указанном сплаве молибдена (хрома, вольфрама) .

Карбид хрома является основной каркасной составляющей, обеспечивающей жаропрочность и жесткость припоя. По сравнению с другими соединениями из класса карбидов или боридов, которые могут быть использованы в этих целях, он отличается наименьшей дефицитностью, дешевизной, а также, как показывают исследования, хорошо смачивастся сплавами на основе меди при низких температурах порядка 1000 — 1200 С. Другие широко известные твердые и тугоплавкие соединения, например карбиды вольфрама, молибдена, титана, дороже и образуют с медными сплавами менее прочные керметы из-за меньшей смачиваемости их медными сплавами при температурах порядка 1000 С. Такой дешевый материал как карбид кремния интенсивно разлагается медными сплавами и т. д. Молибден также существенно повышает жаропрочпость припоя и, растворяясь частично в легкоплавкой части сплава, наряду с марганцем способствует смачиванию корундовых материалов.

Как показывают исследования, легкоплавкая часть припоя содержащая металл подгруппы железа, медь, марганец, растворяет в себе в условиях пайки до 5 — 10% молиодена. Такой сплав уже при температуре 1000—

1200 С имеет острый угол смачивания по отношению к корунду и растекается по его поверхности. Карбид хрома и молибдена в известной мере являются взаимозаменяемыми

65 компонентами. При содержании нх в припое ниже указанных количеств припой нс имеет достаточных прочностных свойств, при увеличении их содержания выше указанного верхнего предела припой имеет температуру пайки, превышающую тсрмостойкость стального корпуса.

Введение металла подгруппы железа увеличивает прочностные свойства припоя, марганец способствует смачиванню корунда и играет роль раскислителя, олово является регулятором температуры пайки и позышает прочность припоя, медь — основной компонент припоя, определяющий его температуру пайки и свойства. При содержании икеля, олова, марганца в количествах меньших, чем приведенные в составе припоя, э и элементы не выполняют своего назначения, превышение их содержания ухудшает свойства припоя, так как увеличение содержания металла подгруппы железа черезмерно повышает температуру пайки, увеличение количества марганца и олова охрунчивает припой.

П р им ер 1. Закрепляют цилиндры из мпнералокерамики на основе корунда с прочностью на изгиб более 50 кг/мм- в глухой паз стального корпуса припоем следующего состаьа, вес. %: карбид хрома 35; хром 5,5; никель

5,25; железо 13,25; медь 30; марганец 9,9; олово 1,1.

Смесь порошков хрома и карбидохромовой смеси КХН115 (85% карбида хрома и 15% никеля) представляла каркас с погружением в него цилиндром из минералокерамики. Каркас пропитывают сплавом медь — железо— марганец — олово. Пропитку производят на установке ТВЧ в многоместной графитовой форме под флюсом ¹ 209 при 1170 С и выдержке 7 мин.

Пример 2. Закрепляют цилиндры из минералокерамики в глухой паз стального корпуса припоем следующего состава, вес. карбид хрома 12,5; молибден 8; железо 18,5; медь 43,7; марганец 18,8; олово 8,5.

Пропитку каркаса из порошков карбида хрома, молибдена и железа производят при

1020 С и выдержке 7 мин.

Пример 3. Закрепляют цилиндры из минералокерамики в глухой паз стального корпуса припоем следующего состава, вес. карбид хрома 44,8; молибден 47,3; никель 1,5; марганец 1,2; олово 1,0; медь 4,3.

Смесь порошков указанного состава с цилиндром из минералокерамики, загруженные в глухой паз стального корпуса, подвергают горячему прессованшо в графитовой многоместной пресс-форме при 1200 С, давлении

200 кг/см, выдержке 3 мин.

Пример 4. Закрепляют цилиндры диаметром 7 мм и высотой б мм нз минералокерамики на основе корунда прочностью на изгиб более 50 кг/см в глухой паз стального корпуса припоем следующего состава, вес. %: карбид хрома 25; молибден 25; никель 3,25; железо б,25; марганец 9; медь 27; олово 4.

612769

1 — 10

1 — 20

Составитель В. Плахтий

Техред Л. Гладкова

Редактор О. Юркова

Корректоры: Л. Котова и Н. Федорова

Заказ 1255/8 Изд. № 515 Тираж 1263

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Пропитку каркаса из порошков молибдена и карбидо«ромовой смеси KXII 15 производят сплавом меди — железо — марганец — олово при 1100"С и выдер>кке 7 мин. Стальные корпуса с впаянными в них цилиндрами из минералокерамики используют для заточки на них резцов проходного типа.

Применение припоя предложенного состава позволяет создать новый вид режущего инструмента — запаянные резцы из высокопрочной мипералокерамики на основе корунда. Такие резцы имеют надежное закрепление ре>кущего элемента при самых жестких режимах эксплуатации и широкую перспективу внедрения при получерновой обработке чугунов и сталей твердостью 40 — 50 Rc взамен инструментов пз твердого сплава.

Формула изобретения

Припой для пайки изделий пз термостойких высокотвердых материалов, преимущественно мипсралоксрамики на основе корунда, содержащий медь, марганец, металл, выбранный пз группы: олово, свинец, висмут, кадмий, металл подгруппы железа, металл, выбра ный пз группы: молибден, «ром, вольфрам, отличающийся тем, что, с целью повышения качества пайки путем увеличения жесткости и жаропрочности припоя, он дополнительно содержит карбид хрома при следующем соотношении компонентов, вес. /о ..

Марганец 1 — 20

Мста J;I, выоранный из груп10 пы: олово, висмут, кадмий, свинец

Металл подгруппы железа

Металл, выбранный из группы: молибден, хром, воль15 фрам 5 — 50

Еарбид «рома 10 — 50

Медь Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторскос свидетельство СССР Хв 383354, кл. В 24D, 1971.

2. Заявка М 2151б14/27, 04.07.75, по которой принято решение о выдаче автопского свидетельства.