Способ пайки в парах легкоиспаряющегося элемента

Способ пайки в парах легкоиспаряющегося элемента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 1М080 (21) 2993037/25-27

Ф.

И11 М. Кп. с присоединением заявки №

В 23 К 1/00

В 23 К 35/38

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2305.82, Бюллетень ¹ 19 (53) УДК 821.791..

° 3 (088.8) Дата опубликования описания 230282 (72) Авторы изобретения

Ъ36мд певцев ()

) Б.Н. Перевезенцев, Ю.Н. Ъонин и A.Þ. Кр тольяттинский политехнический.институ (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПАЙКИ В ПАРАХ ЛЕГКОИСПАРЯЮЩБГОСЯ

ЭЛЕМЕНТА изобретение относится к пайке, в частности к способам пайки с введением одного из компонентов припоя из газовой фазы, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Известен способ пайки иэделий с использованием паров легкоиспаряющихся элементов, заключающийся в том, что в объем пайки помещают паяемые изделия с заготовками припоя и дополнительно легкоиспаряющийся элемент, а затем ведут нагрев в вакууме, нейтральной или восстановительной атмосфере. Легкоиспаряющийся элемент при нагреве испаряется, связывает окислительные компоненты в объеме пайки, взаимодействует с окисной пленкой на паяемой поверхности и обеспечивает бесфлюсовую пайку.

Одним из возможных механизмов действия паров является образование жидкой фазы прн взаимодействии паров с основным металлом. При взаимодействии паров легкоиспаряющегося элемента с заготовками припоя в процессе пайки образуется припой с некоторым содержанием легкоиспаряющегося элемента (1).

От содержанйя этого элемента, в припое, а следовательно, и в паяемом шве зависят свойства получаемого паяного соединения. Однако содержание легкоиспаряющегося элемента в обраэующемся припое зависит от параметров процесса пайки и не регулируетс я.

Известен также способ пайки в парах легкоиспаряххцегося элемента, включающий размещение паяемых изделий и заготовок припоя в замкнутый

-объем с последукхцим нагревом в присутствии легкоиспарякхцегося элемента

15 в инертной или восстановительной среде или в вакууме. Способ реализуется следующим образом.

В вакуумную печь помещают паяемые изделия, заготовки припоя и магний, 20 а затем ведут нагрев. При нагреве магний испаряется и обеспечивает бесфлюсовую пайку. Для увеличения давления в печи и замедления испарения по крайней мере части магния в

25 вакуумную камеру печи вводится неоксиляющий газ (2).

Этот способ позволяет влиять на содержание легкоиспаряющегося элемента в припое путем уменьшения ско3Р рости подвода паров к заготовкам

9 29357 припоя и диффузионного насыщени я и з паровой фазы. Однако насыщение из паровой фазы идет до неопределенной концентрации. В результате состав паяного шва и свойства паяных соединений неопределенны и нестабильны.

Кроме того, способ не позволяет получать заданный состав паяного шва с необходимыми механическими и физическими свойствами.

Цель изобретения — обеспечение требуемого содержания в припое легкоиспаряющегося элемента.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу давление в объеме пайки поддерживают равным давлению насыщенных паров легкоиспаряющегося элемента над сплавом требуемого состава припоя при температуре пайки.

Указанное давление определяют с помощью данных о давлении паров чистого легкоиспаряющегося элемента и данных по активности легкоиспаряющегося элемента в сплаве требуемого состава по формуле

PnP A .Р

Vl Л где Р " — давление насыщенных паров

Л легкоиспаряющегося элемента, растворенного в припое при данной температуре;

P — давление насыщенных паров

h чистого легкоиспаряющегося элемента при данной температуре;

A„- активность легкоиспаряющегося элемента в припое.

В случае отсутствия данных по активности ее можно считать приблизительно равной мольной доле легкоиспаряющегося элемента в припое и уточнять при отработке технологии.

Изменяя давление легкоиспаряющегося элемента в объеме пайки, можно изменять его предельное содержание в припое.

Давление паров легкоиспаряющегося элемента в объеме пайки стремится к давлению насыщенных паров при этой температуре, но не может быть выше общего давления в системе. По предлагаемому способу общее давление в системе равно давлению насыщенных паров легкоиспаряемого элемента, растворенного в припое, следовательно, ниже давления насыщенных паров чистого легкоиспаряющегося

I элемента. Взаимодействие заготовки припоя с парами легкоиспаряющегося элемента идет до получения сплава, давление паров легкоиспаряющегося элемента над которым равно давлению, поддерживаемому в контейнере. Степень приближения к равновесию зависит от времени выдержки при достаточном количестве испаряемого элемента.

Пример 2. Образцы из стали

40Х, медные заготовки припоя и испаритель с цинком нагревают в герм»тичном контейнере с азотом при давлении 1,0-1,06 атм. Выдержка при температуре пайки 915 С составляет

15 мин. После охлаждени я и выгрузки изготовляют шлиф полученного паяного соединения. Микроструктура и

Скорость распространения паров и подвода их к заготовке припоя больше, чем при введении в зону пайки неокисляющегося газа, что интенсифицирует процессы взаимодействия с заготовками припоя, Способ позволяет регулировать состав припоя и за счет этого получать заданные свойства паяных соединений.

10 I Пример 1 Для паяных соединений стали 40Х требуются высокие механические свойства. В качестве припоя выбрали латунь. Наиболее вы сокими механическими свойствами (максимальная прочность и высокая пластичность) обладают о(.+ (латуни с содержанием цинка (около 423) от

39 до 45Ъ.

Бесфлюсовую пайку гроводят в па20 рах цинка с получением латунного припоя путем взаимодействия медной заготовки припоя с парами цинка. Температура плавления латуни требуемого состава 900-9109С. Температуру пайки выбрали 915О С. При этой температуре давление паров цинка составляет

800 2

Р = 6 = 1,09 кг/см

7и 736

Активность цинка в латуни при температуре пайки принимаем равной

0,25, с учетом возрастания активности цинка в сплавах медь-цинк при повышении температуры.

Давление паров цинка над сплавом необходимого состава

= 0,27 ат (кг/см )

Паяемые образцы, медные заготовки припоя и испаритель с цинком

40 нагревают в герметичном контейнере в атмосфере азота. С помощью форвавакуумного баллона, имеющего объем в 10 раз больший рабочего объема контейнера, в котором происходит

45 пайка, и сообщающегося с этим объемом, давление поддерживалось на уровне 0,27-0,31 ат. Время выдержки при температуре пайки составило

15 мин. После охлаждения и выгрузки из полученного паяного соединения стали 40Х изготовляют шлиф и проводят металлографический анализ паяного шва. Структура и микротвердость паяного шва соответствует M + P латуни (39-45% Zn), имеющей хорошие механические свойства.

929357

Формула изобретения

Составитель Ф. Конопелько

Редактор С. Патрушева Техред А. Бабинец Корректор М. Шарошн

Тираж 1151 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Заказ 3370/17 филиал ИПП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 микротвердость по длине паяного шва неоднородны и соответствуют фазам от d- + p до " . Следовательно, свойства паяного соединения неопределенные и неоднородные.

Пример 3. Для изделий, не подвергающихся удару, изгибу и вибрации применяют латунные припои с большим содержанием цинка типа

ПМц48, ПМц54. Достоинством их является более низкая температура пай- 10 ки ° Для бесфлюсовой пайки стали 3 в парах цинка выбирают температуру

880 С. Давление паров чистого цинка

590 2. — — 0,8 кг/см

Принимаем активность цинка в припое требуемого состава приближенно равной А2и» 0,4.

Давление паров цинка над сплавом необходимого состава

0,32 кг/см .

Паяемые образцы из стали 3, медные заготовки припоя и испаритель с цинком нагревают в герметичном контейнере в атмосфере азота. С помощью форвакуумного баллона, имеющего объем в 10 раз больший объема контейнера, в котором происходит пайка, и сообщающегося с этим объемом, давление поддерживается на уровне 0,32-0,36 атм. Время выдержки при 880 С составляет 20 мин. После охлаждения и выгрузки был изго- 35 товлеH шлиф паяного соединения и проведен металлографический анализ паяного шва. Структура и микротвердость паяного шва соответствует -латуни (47-51% zn), имеющей доста- 40 точные механические свойства для деталей, не подвергающихся удару, изгибу и вибрации °

Предлагаемый способ расширяет воэможности пайки в парах легкоиспаряющихся элементов. Способ позволяет регулировать свойства паяных соединений за счет изменения содержания легкоиспаряемого элемента в припое. По, сравнению с известным предлагаемый способ позволяет получать заранее заданный состав припоя в процессе пайки °

Кроме того, ускоряется взаимодействие легкоиспаряемого элемента с заготовкой припоя.

Способ пайки в парах легкоиспаряющегося элемента, включающий размещение паяемых изделий и заготовок припоя в замкнутый объем с последующим нагревом в присутствии легкоиспаряющегося элемента в инертной или восстановительной среде или в вакууме, отличающийся тем, что, с целью обеспечения требуемого содержания в припое легкоиспаряющегося элемента, давление» в объеме поддерживают равным давлению насыщенных паров легкоиспаряющегося элемента над сплавом требуе- мого состава припоя при температуре пайки.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Лашко Н.Ф., Лашко С.В. Пайка металлов. М., Машиностроение, 1977, с. 167-171.

2. Патент США М 3673678, кл. 29-494, опублик. 04.07.72 (прототип).