Паяльная смесь

 

ПАЯЛЬНАЯ СМЕСЬ, преимущественно для пайки бурильного инструмента , состоящая из металлической части, включающей медно-никелевый припой, содержащий 3-5 мас.% никеля, медь остальное , и неметаллической части, содержащей щелочно-боратный флюс, отличающаяся тем, что, с целью расщирения температурного интервала активности смеси, повышения однородности смеси и качества паяного соединения, неметаллическая часть дополнительно содержит бор и силикомарганец, а щелочноборатный флюс содержится в виде смеси трех флюсов с различными температурными интервалами активности при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: 0,8-3,6 Бор 0,1-1,5 Силикомарганец Щелочноборатный флюс с температурным интервалом ак , о тивности 900-1150 С 8-12 Щелочноборатный i флюс с температур (Л ным интервалом активности 850-1050 с 10-20 Щелочноборатный флюс с температурным интервалом активности 700-950 0 Остальное при этом паяльная смесь содержит металлическую и неметаллическую 4 части в следующем соотношении,мас.%: Металлическая часть 68-74 сл Неметаллическая часть 26-32 сх

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК сю 4 B 23 K 35/362

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

8-12

° 7o (21) 3671192/25-27 (22) 09. 11.83 (46) 07. 12.85. Бюл. Р 45 (71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О.Патона (72) А.A.Россошинский, А.Г.Большеченко, А.К.Гайдученко, В.Д.Пирог

Е.И.Фрумин, М.А.Пащенко и В.А.Белецкий (53) 621. 791.3 (088. 8) (56) Meta11s Hanbook, Ohio, 1969, ч. y(Авторское свидетельство СССР

Ф 500947, кл. В 23 К 35/30,05.09.74 (прототип). (54) (57) ПАЯЛЬНАЯ СМЕСЬ, преимущественно для пайки бурильного инструмента, состоящая из металлической части, включающей медно-никелевый припой, содержащий 3-5 мас.Ж никеля, медь— остальное, и неметаллической части, содержащей щелочно-боратный флюс, отличающаяся тем, что, с целью расширения температурного интервала активности смеси, повьппе„.SU„„1104758 A ния однородности смеси и качества паяного соединения, неметаллическая часть дополнительно содержит бор и силикомарганец, а щелочноборатный флюс содержится в виде смеси трех флюсов с различными температурными интервалами активности при следующем соотношении ингредиентов, мас.Х:

Бор 0,8-3,6

Силикомарганец О, 1-1,5

Щелочноборатный флюс с температурным интервалом активности 900-1150 С

Щелочноборатный флюс с температурным интервалом актив нос ти 850-1 050 С 10-20

Щелочноборатный флюс с температурным интервалом активности 700-950 С Остальное при этом паяльная смесь содержит металлическую и неметаллическую части в следующем соотношении,мас

Металлическая часть 68-74

Неметаллическая часть 26-32

1 l04758

Изобретение относится к области пайки, в частности к составу паяльной смеси для пайки сталей и твердосплавного бурового инструмента.

Известен припой, содержащий 4565% меди; до 4,0% олова; до 11Х никеля; до 0,25% кремния и до 1% марганца; остальное цинк.

Эти припой не ":обеспечивают достаточно высокую прочность паяного 10 соединения ударфых;нагрузках.

Известно применение, паяльной

> смеси для пайки стали и меди на

1 медноникелезай основе с содержанием никеля 3-5%, который используют с флюсом бура и флюсом ¹ 200.

Недостатки этой паяльной смеси— низкая ударная прочность наяного соединения, большой разброс показателей прочности при испытаниях. При- 20 меняемые в сочетании с этим припоем флюсы имеют недостаточно широкий температурный интервал активности.

Целью изобретения является расширение температурного интервала активности, повышение однородности смеси и качества паяного соединения.

8-12

Цель достигается тем, что в сос30 таве паяльной смеси, состоящей иэ металлической части, включающей медноникелевый припой, содержащий 3—

5 мас.% никеля, медь — остальное, и неметаллической части, содержащей щелочно-боратный флюс, неметалличес- 3S кая часть дополнительно содержит бор и силикомарганец, а щелочно-боратный флюс содержится в виде смеси трех флюсов с различными температурными интервалами активности при следующем 40 .соотношении ингредиентов, мас.%:

Бор 0,8-3,6

Силикомарганец О, 1-1,5

Щелочно-боратный флюс с температур- 45 ным интервалом активности 900-1150 С

Щелочно- боратный флюс с температурным интервалом активности 850-1050 С 10-20

Щелочно-боратный флюс с температурным интервалом активности 706-950 С Остальное Я

При этом металлическая и неметаллическая части паяльной смеси содержатся в следующем соотношении,мас.%:, Металлическая часть 68 — 74

Неметаллическая часть 26-32

Бор, вводимый в количестве 0,83,6 мас.%1работает как раскислитель, о начиная с 600 С. Образовывающийся окисел В Оз растворяется в щелочноборатном флюсе, повышая склонность флюса к растворению окислов. Переходя в припой, бор увеличивает его склонность к растворению основного металла и способствует увеличению динамической прочности припоя. Оптимальное содержание бора в неметаллической паяльной смеси 2,4 мас.%.

После пайки в металле шва содержится 0,4 мас.% бора. При меньшем, чем

0,8 мас.Х содержании бора, он практически полностью окисляется в процессе плавления припоя и в металле шва его недостает. При содержании бора в неметаллической части смеси свыше 3,6 мас.% припой охрупчивается, что недопустимо.

Силикомарганец, вводимый в неметаллическую часть смеси, -.àêæå работает как флюс, раскислитель и как легирующая добавка. Применяют порошок силикомарганца марок СМн20 и СИн17 по ТУ 14-5-112-78. Как раскислитель силикомарганец работает о при температурах выше 850 С. Легирование паяного шва кремнием и марганцем через флюс препятствует образованию диффузионной зоны и повышает ударную прочность.При темперао турах выше 900 С силикомарганец работает как флюс, улучшая смачивание.

Оптимальное содержание силикомарганца в неметаллической части 1,0Х.

При содержании менее 0,1% силикомарганец весь работает как раскислитель — его не хватает ни для легирования, ни для флюсования. При содержании силикомарганца в неметаллическои части свыше 1,5Х повышается температура плавления припоя.

В качестве щелочно-боратных флюсов с различными температурными интервалами активности применяются плавленные синтетические боратные шлаки, соответствующие ниже приведенным составам (по ТУ 21 УССР 57-77-

АН-ШТ2, АН-ШТ1 и АН-Ш200 соответственно).

Примеры выполнения паяльной смеси представлены в табл. 1.

Характеристики плавленных флюсов, „оставляющих неметаллическую часть

1104758

15 паяльной смеси, представлены в табл. 2.

Флюсы, поочередно плавящиеся, последовательно защищают припой и паяемое соединение от окисления плотной

5 кислородонепроницаемой пленкой. Вначале работает щелочно-боратный флюс

АН-ШТ2, затем последовательно — щелочно-боратные флюсы АН-ШТ1 и АНШ200. Их добавки в количестве 8—

12 мас. 7 и 10-20 мас .Ж соответственно являются необходимьпж (при повышении температур пайки вьппе 1000 С, щелочно-боратный флюс АН ШТ2 быстро насыщается окислами и выходит из строя) и достаточными. Большие количества этих флюсов (свыше 20Х

АН-ШТ1 и 127 АН-Ш200) недопустимо повьппают вязкость расплава, а взятые в меньших количествах (менее

8Х АН-ШТ1 и 10X AH-Ш20) флюсы не защищают паяный шов при высоких температурах.

Кроме того, флюсы, взятые в указанных количествах, обеспечивают равномерное растворение бора по всему объему паяльной смеси и исключают сепарацию смеси при хранении, транспортировке и пайке. Отклонение от номинального содержания бора не превышает 0,17. 30

Нами были изготовлены предлагаемые составы паяльной смеси и испытаны в производственных условиях. В табл. 1 приведены эти составы (из них лучшие составы 2 и 3). 35

Составы 2 и 3 отлично защищают металлическую часть смеси в широком температурном интервале 700-1150 С, обеспечивая при этом высокое качество паяного соединения и высокие показатели ударной прочности (работа на отрыв при однократном ударе маятниковым копром составляет 16 кДж/см ).

Разрушение происходит преимущественно по основному металлу (испытывались образцы, имитирующие бурильный инструмент) .

Температура пайки паяльной смесью

1050-1080 С.

Паяльная смесь может быть приготовлена в виде порошка или таблеток диаметром 8 и 11,5 мм, высотой 2,5мм (вес таблеток соответственно 0,5 г и 1,0 г). Состав ПАН-217 бып использован при пайке бурильного инструмента.

При пайке вначале плавится наиболее легкоплавкий флюс, затем под его защитой одновременно металлическая часть припоя и два других флюса.

Растекание отличное. Пайка не сопровождается вьщелением дымов и газов.

Статистические испытания показали высокую прочность паяного соединения.

Промышленные испытания. бурильного инструмента подтвердили отличное качество пайки, Предложенная в работе смесь проста, надежна и не требует специальиог оборудования для ее изготовления.

1104758

Таблица 1

Компоненты смеси

Содержание компонентов смеси в опытных составах, мас.%

Металлическая часть

3,5

4,5 никель

96,5

95,5

95 медь

70

72

74 смеси

Кеметаллическая часть

2,4 3,0

0,8 1,8

0,1 0,4

3,6 бор

0,6

1,2 силикомарганец

1,5

f2

10 10

15

81,1 79,8

68,8

62,9

32

28

10,05 +0,1

10, 1 +0,05

Работа огрыва при однократном ударе, кДж/см 14

16 14

«! — разрушение происходило по основному металлу.

Содержание металлической части в составе паяльной

Флюс с температурным интервалом активности 900—

1150 С

Флюс с температурным интервалом активности 850—

1050 С

Флюс с температурным интервалом активности 700—

950 С

Содержание неметаллической части в составе паяльной смеси

Отклонения от номинального содержания бора, %

2 ) Э 4 (5

1 104 758

Таблица 2

Состав флюса, мас.Ж

Марка флюса по ТУ 21УССР

57-77

СпособТемпературная активТип флюса

820

АН-ШТ2

+ + +

820

АН-ШТ1

1080

АН-Ш200

Составитель Ю.Маевский

Редактор П. Горькова Техред А. Бойко

Корректор Е.Рошко

Заказ 8126/1 Тираж 1085

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Щелочно-боратный флюс с температурным интервалом активности 700-950 С

Щелочно-боратный флюс с температурным интерва-, лом активности 850-1080 С

Щелочно-боратный флюс с температурным интервалом активности 900-1150 С ность действия флюса, С ность к раство рению окислов, Fe, С, Со

Na 0 18-25 К Î 1014, ZrF 1-4, Li О

3-8,  Π— Остальное

Na,0 23-28

К О 1-3; ZrF+ 1-4,  Π— Остальное

Na 0 20-22, К О 1-3;

ZrFч 1-4; Si0 2-5,"

В,С вЂ” Остальное