припой для пайки меди и ее сплавов

Формула изобретения

ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ МЕДИ И ЕЕ СПЛАВОВ, содержащий олово, медь, свинец, хром, цинк, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цирконий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Олово - 21 - 25

Медь - 1,0 - 2,5

Свинец - 0,1 - 0,9

Хром - 0,01 - 0,03

Цирконий - 0,005 - 0,015

Кальций - 0,01 - 0,02

Цинк - Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, применяемого для пайки меди и ее сплавов, цинка, стали, и может быть использовано при пайке радиаторов в автомобилестроении.

Известен припой, содержащий мас.

Алюминий 8

Медь 3-5

Олово 0,5

Свинец 1,5

Цинк Остальное [1]

Данный припой плохо растекается по медным сплавам, так как содержит большое количество алюминия, вызывает эрозию основного металла. Кроме того, имеет высокую температуру плавления 420^оС, что в данном случае недопустимо.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является припой для пайки меди, содержащий, мас.

Свинец 0,001-5

Олово 0,01-20

Медь 0,3-3

Хром 0,3-3

Титан 0,3-3

Никель 0-5

Цинк Остальное

Он может содержать марганец до 1% [2]

Недостатком этого припоя является низкая смачивающая способность припоя при пайке меди и ее сплавов, что ведет к снижению прочности, коррозионной стойкости паяных соединений, повышению пористости шва. Содержание свинца в пределах около 5% резко снижает прочность паяного соединения, а наличие хрома в таких больших количествах снижает смачивающую способность припоя из-за химически устойчивой окисной пленки. Наличие в припое титана и никеля в указанных количествах повышает температуру пайки, не влияя на прочностные и пластинчатые показатели припоя, а кроме того, ухудшают растекаемость припоя по меди.

Для повышения прочности и коррозионной стойкости паяного соединения известный припой для пайки меди и ее сплавов, содержащий олово, медь, свинец, хром и цинк, дополнительно содержит цирконий и кальций, при следующем соотношении компонентов, мас.

Олово 21-25

Медь 1,0-2,5

Свинец 0,1-0,9

Хром 0,01-0,03

Цирконий 0,005-0,015

Кальций 0,01-0,02

Цинк Остальное

Припой приготовлялся в графитовом тигле в электропечи сопротивления шахтного типа. Для приготовления сплава припоя в количестве 2 кг на дно тигля укладывалось 0,05 кг раскисляющего флюса и расплавлялось в печи, прогретой до t 750-800^оС. В расплав флюса вводился мелкими кусками цинк в количестве 1,595 кг и плавился в течении 20 мин, при температуре печи. Олово в количестве 0,420 кг вводилось в расплавленный цинк и выдерживалось в печи до расплавления, после чего при постоянном помешивании сплава вводилась лигатура в количестве 0,02 кг и медь катодная в количестве 0,062 кг и выдерживалась в печи в течение 10-15 мин. Свинец в количестве 0,01 кг добавлялся при интенсивном перемешивании сплава и выдерживался при температуре печи в течение 10-15 мин. Сплав припоя оставался некоторое время (10 мин) снимался шлак и сплав разливался в специальную форму в виде прутков различного диаметра.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава припоя были приготовлены пять (смесей) составов. Каждый состав имел различное соотношение ингредиентов, три из которых показали оптимальные результаты (см. таблицу).

Пайку осуществляли при температуре 400^оС горелкой с флюсом на основе водного раствора хлористого цинка на образцах с нахлесткой 2 мм. Качество припоя оценивалось на припое и на паяных образцах из латуни Л63 и латуни Л90 разных толщин, соответственно 0,8 и 0,15 мм.

Коррозионная стойкость определялась на паяных образцах и самого припоя по изменению прочности по выдерживании 30 сут в воде при комнатной температуре. Разрушение паяных образцов происходило по основному металлу более тонкому, т.е. по Л90.

После испытания на коррозию разрушение паяных образцов происходило по основному металлу также по Л90 с уменьшением прочности основного материала с 360 МПА до 210 МПА.

Выплавленные образцы плавок припоя и свойства паяного соединения даны в таблице.

Исходя из данных таблицы, видно, что лучшими свойствами обладают припой 2, 3, 4. Припой 6 не использовался, так как имеет высокую температуру плавления, а также низкую прочность и растекаемость.

Припои 1 и 5, имеющие запредельные значения ингредиентов, дают плохие механические свойства и высокую температуру пайки. Так, при содержании меди менее 1% наблюдается растворение меди основного металла в припое, а при увеличении выше 2,5% возникают интерметаллиды, охрупчивающие соединение.

Медь (в припое 2, 3, 4) в количестве 1-2,5% снижает растворимость паяемого металла в припое, тем самым уменьшая эрозию поверхности.

Свинец улучшает технологические свойства припоя и растекаемость. При содержании свинца менее 0,1% растекаемость не улучшается, при увеличении более 0,9% снижается прочность паяного соединения.

Хром повышает коррозионную стойкость, которая существенно сказывается при его содержании 0,01-0,03%

Цирконий, входящий в предлагаемый состав, измельчает зерно припоя, тем самым улучшая механические свойства соединения, одновременно улучшает коррозионную стойкость. При содержании его ниже 0,005% свойства существенно не меняются, при увеличении выше 0,015% возрастает температура ликвидуса припоя, что не желательно.

Кальций, являясь расширителем, рафинирует припой и тем самым улучшает смачиваемость и прочность припоя. При уменьшении его ниже 0,01% данные свойства не проявляются, при увеличении выше 0,02% образуются интерметаллиды, что приводит к снижению прочности.

Использование предлагаемого припоя для пайки меди и ее сплавов сократит потребление припоя на 25% по сравнению с известным припоем за счет меньшего удельного веса. Кроме того, обеспечит улучшение условий труда паяльщиков за счет исключения вредного влияния свинца на организм человека и загрязнение атмосферного воздуха.