RU2129063C1

RU2129063C1 - Solder for soldering of copper-steel articles

Info

Publication number: RU2129063C1
Application number: RU96116690A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Семенов
Original assignee: Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им.акад.В.П.Глушко
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 1999-04-20

Abstract

FIELD: solders for soldering of copper-steel articles. SUBSTANCE: the claimed colder contains the following components; wt.%: nickel 3.7-5.2; manganese 10.1-12.6; the balance, copper. EFFECT: provision of solder for soldering of copper-steel articles efficient under extreme conditions such as corrosive media and high temperatures and pressures.

Description

Изобретение относится к области пайки, в частности к припоям для пайки медно-стальных конструкций, работоспособных в агрессивных средах при высоких температурах и давлениях. The invention relates to the field of soldering, in particular to solders for brazing copper-steel structures, operable in aggressive environments at high temperatures and pressures.

Медно-стальные изделия, работающие в экстремальных условиях, представляют собой телескопические конструкции, содержащие наружную деталь из стали и внутреннюю - из медного сплава - бронзы. Известен припой для пайки изделий, содержащих детали из стали и бронзы. Припой включает в себя следующие компоненты, мас.%:
Никель - 1,0 - 5,0
Марганец - 1,0 - 10,0
Железо - 5,0 - 7,5
Хром - 5,0 - 20,0
Медь - Остальное
(авт.свид. СССР N 203438, B 23 K 35/30, 1967).Copper-steel products operating in extreme conditions are telescopic structures containing an outer part of steel and an inner part of a copper alloy - bronze. Known solder for brazing products containing parts made of steel and bronze. The solder includes the following components, wt.%:
Nickel - 1.0 - 5.0
Manganese - 1.0 - 10.0
Iron - 5.0 - 7.5
Chrome - 5.0 - 20.0
Copper - Else
(ed. certificate of the USSR N 203438, B 23 K 35/30, 1967).

Однако при пайке изделий, работающих в агрессивной среде и при высокой температуре, использование данного припоя практически невозможно из-за низкой термической прочности и пластичности паяных соединений, содержащих железо и хром. However, when soldering products operating in an aggressive environment and at high temperature, the use of this solder is almost impossible due to the low thermal strength and ductility of soldered joints containing iron and chromium.

Задача изобретения - создание припоя для пайки медно-стальных изделий, работоспособных в экстремальных условиях. The objective of the invention is the creation of solder for brazing copper-steel products, workable in extreme conditions.

Согласно настоящему изобретению задача решена за счет того, что припой содержит медь, никель и марганец при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Никель - 3,7 - 5,2
Марганец - 10,1 - 12,6
Медь - Остальное
Технический результат - повышение теплопрочности и пластичности паяных соединений.According to the present invention, the problem is solved due to the fact that the solder contains copper, nickel and manganese in the following ratio of components, wt. %:
Nickel - 3.7 - 5.2
Manganese - 10.1 - 12.6
Copper - Else
The technical result is an increase in heat resistance and ductility of soldered joints.

Предложенный припой получают путем нанесения гальваническим способом слоев покрытия компонентов припоя - никеля, марганца, меди - заданной толщины на паяемые поверхности деталей изделия. При пайке телескопических конструкций на паяемые поверхности наружной и внутренней деталей наносят соответственно слои никелевого покрытия толщиной 7 - 15 мкм и 7 - 12 мкм. На слой никелевого покрытия внутренней детали наносят слои медного, а затем марганцевого покрытия толщиной 20 - 30 мкм и 5 - 10 мкм соответственно. После сборки деталей конструкцию паяют в защитной среде при температуре 940 - 960^oC в течение 25 - 30 мин. При температуре 860^oC начинается плавление припоя. В жидкой фазе, содержащей медь-марганец, по мере роста температуры в печи происходит растворение никеля. При достижении температуры пайки объем жидкой фазы увеличивается и заполняет пространство между паяемыми деталями. По окончании пайки изделия охлаждают в защитной среде до 200^oC, а затем на воздухе.The proposed solder is obtained by electroplating the coating layers of the solder components — nickel, manganese, copper — of a given thickness on the brazed surfaces of the product parts. When soldering telescopic structures on the brazed surfaces of the external and internal parts, layers of nickel coating 7-15 microns and 7-12 microns thick, respectively, are applied. Layers of copper and then manganese coatings with a thickness of 20-30 microns and 5-10 microns, respectively, are applied to the nickel coating layer of the inner part. After assembling the parts, the structure is soldered in a protective environment at a temperature of 940 - 960 ^o C for 25 - 30 minutes At a temperature of 860 ^o C begins the melting of the solder. In the liquid phase containing copper-manganese, as the temperature rises in the furnace, nickel dissolves. When the soldering temperature is reached, the volume of the liquid phase increases and fills the space between the soldered parts. After soldering, the product is cooled in a protective environment to 200 ^o C, and then in air.

Ниже приведены примеры пайки телескопических изделий с использованием заявляемого припоя. The following are examples of soldering telescopic products using the inventive solder.

Пример 1. Паяли теплообменники, содержащие наружную деталь из стали марки ВНС-25 и внутреннюю - из бронзы марки БрХ0,8. На паяемую поверхность наружной детали наносили слой никелевого покрытия толщиной 7 мкм гальваническим способом из сернокислых растворов. На паяемую поверхность внутренней детали наносили сначала слой никелевого покрытия толщиной 7 мкм, а затем последовательно слои медного покрытия толщиной 20 мкм и марганцевого - толщиной 5 мкм, что соответствовало заявленному содержанию компонентов в припое. После сборки конструкцию паяли в печи, заполненной аргоном. Пайку проводили при температуре 940^oC в течение 25 мин, а охлаждение - в атмосфере аргона до 200^oC, далее на воздухе.Example 1. Heat exchangers were brazed containing an outer part made of VNS-25 steel and an inner one made of BrX0.8 brand bronze. A 7-μm-thick nickel coating layer was applied onto the brazed surface of the outer part using a galvanic method from sulfate solutions. First, a nickel coating layer with a thickness of 7 μm was applied on the brazed surface of the inner part, and then successively layers of copper coating with a thickness of 20 μm and manganese coating with a thickness of 5 μm, which corresponded to the declared content of components in the solder. After assembly, the structure was soldered in a furnace filled with argon. Soldering was carried out at a temperature of 940 ^o C for 25 min, and cooling in an argon atmosphere to 200 ^o C, then in air.

Были проведены испытания конструкций в агрессивной среде при температуре до 600^oC. Анализ показал, что паяные соединения выдерживали высокие напряжения, близкие к пределу текучести их материала, без разрушения. Этот эффект был достигнут за счет повышения теплопрочности и пластичности материала паяного соединения.Tests of structures were carried out in an aggressive environment at temperatures up to 600 ^o C. Analysis showed that soldered joints withstood high stresses close to the yield strength of their material, without destruction. This effect was achieved by increasing the heat resistance and ductility of the soldered joint material.

Пример 2. Паяли те же теплообменники, что в примере 1. На паяемую поверхность наружной детали наносили слой никелевого покрытия толщиной 15 мкм. На паяемую поверхность внутренней детали наносили сначала слой никелевого покрытия толщиной 12 мкм, а затем последовательно слой медного покрытия толщиной 30 мкм и марганцевого - толщиной 10 мкм. Пайку проводили при температуре 960^oC в течение 30 мин, а охлаждение - в атмосфере аргона до 200^oC, далее на воздухе.Example 2. The same heat exchangers were soldered as in example 1. A nickel coating layer 15 μm thick was applied to the brazed surface of the outer part. First, a nickel coating layer of 12 μm thickness was applied to the brazed surface of the inner part, and then a copper coating layer of 30 μm thickness and a manganese layer of 10 μm thickness were successively applied. Soldering was carried out at a temperature of 960 ^o C for 30 minutes, and cooling in an argon atmosphere to 200 ^o C, then in air.

Испытания изделий в агрессивной среде при температуре до 600^oC не выявили негерметичности паяных соединений.Tests of products in an aggressive environment at temperatures up to 600 ^o C did not reveal leaks in soldered joints.

Claims

Solder for brazing copper-steel products, including copper, nickel and manganese, characterized in that it contains components in the following ratio, wt.%:
Nickel - 3.7-5.2
Manganese - 10.1 - 12.6
Copper - Else