RU2016728C1

RU2016728C1 - Flux for soldering homogeneous and heterogeneous metals

Info

Publication number: RU2016728C1
Authority: RU
Inventors: А.И. Зайцев; Н.Д. Комаров; А.Д. Литвина; В.В. Ломоносов; Б.М. Могутнов; И.З. Нейштадт; В.И. Ульянов
Original assignee: Зайцев Александр Иванович; Комаров Николай Дмитриевич; Могутнов Борис Михайлович
Priority date: 1992-08-03
Filing date: 1992-08-03
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: soldering. SUBSTANCE: flux includes the following ingredients, in mass %: nickel 26.0-32.5; boron 2.1-4.5%; manganese 65.0-71.5%. EFFECT: enhanced efficiency of soldering. 1 tbl

Description

Изобретение относится к технике пайки, в частности к составу припоя, и может быть использовано в машиностроительной и металлообрабатывающей отраслях народного хозяйства при пайке различных марок сталей. The invention relates to soldering techniques, in particular to the composition of solder, and can be used in the engineering and metalworking sectors of the economy when brazing various grades of steel.

Известен припой для пайки разнородных металлов и сплавов, а именно алюминия, чугуна и стали, содержащих алюминий, кремний, РЗМ, медь, олово, цинк, свинец, магний, марганец, титан, имеющий высокую твердость. Known solder for soldering dissimilar metals and alloys, namely aluminum, cast iron and steel containing aluminum, silicon, rare-earth metals, copper, tin, zinc, lead, magnesium, manganese, titanium, having high hardness.

Недостатками данного припоя является необходимость предварительной подготовки соединяемых поверхностей и, кроме того, трудность нанесения припоя на место пайки. The disadvantages of this solder is the need for preliminary preparation of the joined surfaces and, in addition, the difficulty of applying solder to the soldering place.

Наиболее близким по технической сущности является припой для высокотемпературной пайки, содержащий, мас.%: марганец 63-73; никель и/или кобальт - остальное. The closest in technical essence is a solder for high temperature brazing, containing, wt.%: Manganese 63-73; nickel and / or cobalt - the rest.

В припое также может содержаться бор до 2%, причем бор вводится в виде сплавов с никелем, марганцем и т.д. The solder may also contain boron up to 2%, and boron is introduced in the form of alloys with nickel, manganese, etc.

Недостатками известного припоя является необходимость предварительной подготовки поверхности и использование флюсов, низкие прочностные характеристики соединения. The disadvantages of the known solder is the need for preliminary surface preparation and the use of fluxes, low strength characteristics of the connection.

Техническим результатом изобретения является увеличение прочности соединения, отсутствие необходимости предварительной подготовки соединяемых поверхностей, создания какой-либо защитной атмосферы, повышенная температура распайки соединения, и то, что процесс образования припоя, флюса и паянного шва происходит одновременно. The technical result of the invention is to increase the strength of the joint, the absence of the need for preliminary preparation of the surfaces to be joined, the creation of any protective atmosphere, the increased temperature of the joint desoldering, and the fact that the process of formation of solder, flux and soldered joint occurs simultaneously.

Сущность изобретения заключается в том, что предложенный припой содержит, мас.%: никель 26,0-32,5; бор 2,1-4,5; марганец 65,0-71,5. The essence of the invention lies in the fact that the proposed solder contains, wt.%: Nickel 26,0-32,5; boron 2.1-4.5; Manganese 65.0-71.5.

На одну или все спаиваемые поверхности наносится смесь порошков или ее водная суспензия. Место или места соединения нагреваются с последующим охлаждением. Скорость нагрева и охлаждения не лимитированы. A mixture of powders or its aqueous suspension is applied to one or all soldered surfaces. The junction or joints are heated, followed by cooling. The heating and cooling rates are not limited.

При использовании припоя предложенного состава происходит следующее. Оксиды, находящиеся на соединяемых поверхностях, в том числе в виде оксидных пленок, восстанавливаются входящими в состав наносимых смесей бором и марганцом. В результате этого происходит очищение поверхности. Из оксидов марганца и бора, образовавшихся в результате как протекания реакций восстановления имеющихся оксидов, так и окисления кислородом воздуха, а также из некоторой части оксидов, имеющихся на поверхности, происходит образование защитного оксидного расплава, предохраняющего от дальнейшего окисления имеющиеся в смеси порошки Mn, Ni, B. When using the solder of the proposed composition, the following occurs. The oxides located on the surfaces to be joined, including in the form of oxide films, are reduced by boron and manganese, which are part of the applied mixtures. As a result of this, the surface is cleaned. Manganese and boron oxides formed as a result of both the reduction of existing oxides and oxidation by atmospheric oxygen, as well as from some of the oxides present on the surface, form a protective oxide melt that protects Mn, Ni powders from further oxidation , B.

Для облегчения образования защитного оксидного расплава суспензия смеси порошков может приготавливаться не в воде, а в растворах солей в воде. Порошки Mn, Ni, и В, содержащиеся в нанесенной смеси, одновременно реагируют между собой, образуя металлический расплав (припой), и реагируют с компонентами соединяемых металлов, сплавов или сталей, образуя паянный шов. В дальнейшем при выдержке места соединения при высоких температурах происходит насыщение образовавшегося расплава компонентами соединяемых сплавов, сталей, металлов. При достаточно длительной выдержке возможно полное исчезновение жидкой фазы. To facilitate the formation of a protective oxide melt, a suspension of a mixture of powders can be prepared not in water, but in solutions of salts in water. The Mn, Ni, and B powders contained in the deposited mixture simultaneously react with each other, forming a metal melt (solder), and react with the components of the metals, alloys or steels to be joined, forming a soldered seam. Subsequently, when the joint is held at high temperatures, the melt formed is saturated with the components of the alloys, steels, and metals to be joined. With a sufficiently long exposure, the liquid phase may completely disappear.

Определенное соотношение концентраций Mn, Ni и В в наносимой порошкообразной смеси необходимо для получения максимально низкой температуры образования жидкой металлической фазы, выполняющей роль припоя, полного очищения соединяемых поверхностей от оксидов, в том числе от оксидных пленок, образования сплошной пленки защитного оксидного расплава и получения паянного шва с высокими механическими и физико-химическими характеристиками. A certain ratio of the concentrations of Mn, Ni and B in the applied powder mixture is necessary to obtain the lowest possible temperature for the formation of a liquid metal phase, which acts as a solder, to completely clean the surfaces to be connected from oxides, including oxide films, to form a continuous film of a protective oxide melt and to obtain a soldered seam with high mechanical and physico-chemical characteristics.

При содержании бора ниже 2,1 % имеющегося его количества недостаточно для очищения поверхности и образования защитного оксидного расплава, что приводит либо к образованию паянного шва не по всей площади контакта соединяемой пары, либо к получению шва с низкими прочностными характеристиками. When the boron content is below 2.1% of its available amount, it is not enough to clean the surface and form a protective oxide melt, which leads either to the formation of a soldered seam not over the entire contact area of the couple being joined, or to a seam with low strength characteristics.

Содержание бора выше 4,5% в смеси не желательно из-за значительных его потерь в результате окисления атмосферным кислородом, а также из-за охрупчивания образующегося соединения. При содержании марганца более 71,5% температура образования металлического расплава в зоне контакта значительно повышается, что требует значительного перегрева места соединения, кроме того получаемое соединение является хрупким. A boron content higher than 4.5% in the mixture is not desirable due to its significant losses due to oxidation by atmospheric oxygen, as well as due to embrittlement of the resulting compound. When the manganese content is more than 71.5%, the temperature of the formation of the metal melt in the contact zone rises significantly, which requires significant overheating of the joint, in addition, the resulting compound is brittle.

В случае концентрации марганца ниже 65% также происходит повышение температуры образования расплава, что требует перегрева для получения соединения. Помимо этого, имеющегося количества марганца оказывается недостаточно для самофлюсования смеси. При содержании никеля ниже 26% получаемое соединение является хрупким. При концентрациях никеля в смеси больших 32,5% резко повышается температура получения паянного соединения. Кроме того, не происходит самофлюсование припоя. In the case of a manganese concentration below 65%, an increase in the temperature of melt formation also occurs, which requires overheating to obtain the compound. In addition, the available amount of manganese is not enough for self-fluxing of the mixture. When the nickel content is below 26%, the resulting compound is brittle. At nickel concentrations in the mixture of large 32.5%, the temperature of obtaining the soldered compound sharply rises. In addition, self-fluxing of the solder does not occur.

П р и м е р 1. Водную суспензию смеси, содержащую, мас.%: Mn 65,4; Ni 32,5 и В 2,1, кистью наносят на поверхность пластины, изготовленной из стали 3 без какой-либо ее предварительной обработки. На обработанный участок поверхности пластины наложили другую пластину из такой же марки стали так, чтобы величина нахлеста была равна толщине соединяемых пластин. Пластины поместили в силитовую печь и нагрели до 1000^оС. После охлаждения произвели испытание прочности образовавшегося соединения на срез. Оказалось, что прочность образовавшегося соединения составляет 417 Н/мм².PRI me R 1. An aqueous suspension of a mixture containing, wt.%: Mn 65,4; Ni 32.5 and B 2.1, brush applied to the surface of a plate made of steel 3 without any preliminary processing. Another plate of the same steel grade was placed on the treated surface of the plate surface so that the overlap was equal to the thickness of the plates being joined. Plates were placed in silit furnace and heated to 1000 ^C. After cooling, the fired strength test compound formed per slice. It turned out that the strength of the resulting compound is 417 N / mm ² .

П р и м е р 2. Водную пасту смеси порошков, содержащей, мас.%: Mn 71,5; Ni 26; B 2,5, нанесли на поверхность пластины из стали 3. На обработанный участок поверхности пластины наложили другую пластину такой же толщины из стали Х18Н10Т так, чтобы величина нахлеста была равна толщине пластин. Нагрев места соединения пластин производили в силитовой печи до 1050^оС. Механические испытания прочности образовавшегося соединения на срез привели к величине 435 Н/мм².PRI me R 2. Aqueous paste of a mixture of powders containing, wt.%: Mn 71.5; Ni 26; B 2.5, applied to the surface of the plate of steel 3. On the treated area of the surface of the plate imposed another plate of the same thickness of steel X18H10T so that the overlap was equal to the thickness of the plates. The heating of the junction plates produced in silit furnace to 1050 ^° C Mechanical strength test compound formed on a cut led to the magnitude of 435 N / mm ^2.

Остальные эксперименты по соединению образцов производили аналогичным образом. Кроме определения прочности образующихся соединений на срез производили испытания на ударную вязкость. Полученные результаты представлены в таблице. Как следует из таблицы поддержание концентраций Mn и Ni и B в заявленном интервале составов позволяет получать соединения как однородных, так и разнородных марок стали с высокими механическими характеристиками в независимости от температуры нагрева для получения соединения. Other experiments on the connection of the samples were carried out in a similar manner. In addition to determining the shear strength of the resulting compounds, impact tests were performed. The results are presented in the table. As follows from the table, maintaining the concentrations of Mn and Ni and B in the claimed composition range allows to obtain compounds of both homogeneous and heterogeneous steel grades with high mechanical characteristics regardless of the heating temperature to obtain the compound.

Claims

Solder for soldering of homogeneous and heterogeneous metals, containing manganese, nickel, boron, characterized in that it contains components in the following ratio, wt.%:
Nickel 26.0 - 32.5
Boron 2.1 - 4.5
Manganese 65.0 - 71.5