Припой на основе никеля

 

Изобретение может быть использовано при изготовлении паяных деталей горячего тракта турбин газотурбинных двигателей. Припой на основе никеля включает следующие компоненты, мас.%: хром 17,0-22,0, бор 1,0-1,6, кремний 4,8-6,9, молибден 4,0-7,0, кобальт 5,0-10,0, ниобий 0,7-1,8, никель - остальное. Припой обладает низкой эрозионной способностью при пайке, обеспечивает высокую жаропрочность и жаростойкость паяного соединения в условиях высокотемпературной солевой коррозии. 2 табл.

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение при изготовлении паяных деталей горячего тракта турбин ГТД.

Известен припой ВПр11, широко применяющийся для пайки многих деталей горячего тракта газотурбинных двигателей, имеющий следующий состав, мас.%:

Сr 14-16

Fe 3-5

Si 4-5

С 0,5-0,6

В 2-3

Al 0,1-1

Ni остальное

[Справочник по пайке под редакцией С.Н.Лоцманова, И.Е.Петрунина, В.П.Фролова, М., Машиностроение, 1975 г., стр. 83].

Припой имеет температуру плавления 980-1050С, рабочую температуру соединений жаропрочных никелевых сплавов до 800С, но обладает высокой эрозионной активностью при пайке, относительно невысокой жаропрочностью соединений при температуре 800С и выше, и низкой коррозионной стойкостью в условиях высокотемпературной солевой коррозии.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является припой следующего состава, мас.%:

Сr 9,5-16,6

В 1,24-1,47

Si 5,6-8,3

Мо 0-8,9

Fe 0-5,4

Ni остальное

[W.O. 96/37335]

Недостатками припоя-прототипа являются большие значения эрозии при пайке никелевых жаропрочных сплавов, невысокий уровень жаропрочности соединений при 900-1000С и низкие значения жаростойкости соединений в условиях солевой коррозии.

Технической задачей изобретения является уменьшение эрозионной способности припоя при пайке, повышение жаропрочности соединений и повышение жаростойкости соединений в условиях солевой коррозии.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен припой на никелевой основе, содержащий хром, бор, кремний, молибден, который дополнительно содержит кобальт и ниобий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Cr 17,0-22,0

В 1,0-1,6

Si 4,8-6,9

Mo 4,0-7,0

Со 5,0-10,0

Nb 0,7-1,8

Ni остальное

Введение дополнительных компонентов в сплав - Со и Nb в заявленном соотношении с другими компонентами обеспечивает минимальную эрозию, высокие значения жаропрочности и жаростойкость соединений в условиях высокотемпературной солевой коррозии.

Примеры осуществления.

Предлагаемый припой выплавлялся в вакуумной индукционной печи. В табл.1 представлены составы предлагаемых припоев примеры (1-3) и припоя-прототипа.

Плавки проводили в среде приточного аргона при нагреве токами высокой частоты.

Температура пайки определялась при нагреве в вакуумной печи по заполнению зазора между пластинками из никелевого жаропрочного коррозионностойкого сплава ЖСКС. Навеска каждого припоя в виде кусочков укладывалась вблизи зазора.

Эрозионную способность припоев оценивали при взаимодействии со сплавом ЖСКС при температуре пайки, указанной в табл.2.

Испытание на эрозию проводилось по ГОСТ 21910-76 “Глубина общей химической эрозии при пайке”.

Свойства предлагаемого припоя и паяных соединений в сравнении со свойствами прототипа представлены в табл.2.

Температурный интервал плавления припоев определяли методом дифференциального термического анализа на установки ДТА-7.

Прочность стыковых соединений определялась на образцах из сплава ЖСКС. Диаметр рабочей части образца составлял 5 мм. Паяный шов находился в средней части образца и располагался перпендикулярно оси образца. Выдержка при пайке составляла 60 минут.

Коррозионная стойкость оценивалась по изменению значений прочности стыковых соединений сплава ЖСКС после испытаний на сульфидно-оксидную коррозию при температуре 850С. На образцы наносилась синтетическая зола, имитирующая продукты сгорания природного газа состава: 25% NaCl и 75% Na₂SO₄. Выдержка при нагреве на воздухе составляла 100 часов. После испытаний образцы осматривались и проводилось определение прочности при 900С. Образцы, выполненные предлагаемым припоем, имели окисление одинаковое с основным материалом, в то время как на прототипе большое количество продуктов коррозии располагалось на паяном шве. Образцы, запаянные прототипом при испытаниях на 900С, разрушились при предварительном нагружении.

Таким образом, по данным табл.2 видно, что предлагаемый припой практически не растворяет основной материал - сплав ЖСКС, в то время как один объем припоя-прототипа растворяет 1-1,8 объема основного материала. Прочность стыковых соединений сплава ЖСКС, выполненных предложенным припоем, более чем в три раза выше, чем у соединений, паяных припоем-прототипом. Коррозионная стойкость соединений при сульфидно-оксидной коррозии существенно выше, чем у соединений, выполненных припоем-прототипом.

Применение предлагаемого припоя для пайки и ремонта деталей ГТД энергетических установок, подвергающихся сульфидно-оксидной коррозии, может существенно повысить надежность паяных изделий и обеспечить значительный экономический эффект от увеличения ресурса.

Формула изобретения

Припой на никелевой основе, содержащий хром, бор, кремний и молибден, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кобальт и ниобий, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Сr 17,0-22,0

В 1,0-1,6

Si 4,8-6,9

Mo 4,0-7,0

Со 5,0-10,0

Nb 0,7-1,8

Ni Остальное