RU2132885C1 - Palladium-based composition - Google Patents
Palladium-based composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2132885C1 RU2132885C1 RU95113631A RU95113631A RU2132885C1 RU 2132885 C1 RU2132885 C1 RU 2132885C1 RU 95113631 A RU95113631 A RU 95113631A RU 95113631 A RU95113631 A RU 95113631A RU 2132885 C1 RU2132885 C1 RU 2132885C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- coating
- palladium
- nickel
- melt
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к составам композиций на основе палладия для покрытия, защищающего металлы и сплавы от разрушения в экстремальных окислительных условиях при температурах до 950oC. Данное покрытие может быть использовано в космической технике, химической, электротехнической промышленности. Заявляемое изобретение может быть также использовано в качестве припоя для металлов в различных областях машиностроения.The invention relates to compositions of compositions based on palladium for a coating that protects metals and alloys from destruction in extreme oxidizing conditions at temperatures up to 950 o C. This coating can be used in space technology, chemical, electrical industry. The invention can also be used as solder for metals in various fields of engineering.
Известны составы на основе палладия, используемые в качестве покрытий, припоев и сплавов на основе палладия. Palladium-based formulations are known that are used as coatings, solders and palladium-based alloys.
Ранее в Институте химии силикатов РАН получено покрытие на основе композиции 98,0 - 98,5% Pd, 1,5 - 2,0% Si[1]. Однако температура службы данного покрытия ограничена температурой эвтектики Pd-Pd5Si (825oC), при достижении которой появляется жидкая фаза и покрытие теряет свои рабочие качества.Earlier, a coating based on the composition 98.0 - 98.5% Pd, 1.5 - 2.0% Si was obtained at the Institute of Silicate Chemistry of the Russian Academy of Sciences [1]. However, the service temperature of this coating is limited by the temperature of the eutectic Pd-Pd 5 Si (825 o C), upon reaching which the liquid phase appears and the coating loses its working quality.
С целью получения покрытия на основе палладия с температурой службы до 950oC в настоящей заявке предлагается композиция Pd-Ni-B.In order to obtain a palladium-based coating with a service temperature of up to 950 ° C., a Pd-Ni-B composition is proposed in this application.
Известны припои, сходные по составу с заявляемым. Known solders, similar in composition to the claimed.
Например, припой состава 97% Pd, 3% B (Справочник по пайке. Под ред. И. Е. Петрунина. М., Машиностроение, 1984, с. 76). Однако использование данного состава в качестве покрытия невозможно ввиду высокого содержания бора: (1) резко повышается агрессивность расплава, что приводит к разрушению защищаемого металла; (2) высокая жидкотекучесть расплава не позволяет сформировать ровный сплошной слой покрытия. For example, solder composition 97% Pd, 3% B (Soldering Handbook. Edited by I.E. Petrunin. M., Mechanical Engineering, 1984, p. 76). However, the use of this composition as a coating is impossible due to the high boron content: (1) the aggressiveness of the melt increases sharply, which leads to the destruction of the protected metal; (2) the high fluidity of the melt does not allow to form an even continuous coating layer.
Известен припой состава 60% Pd, 40% Ni (Справочник по пайке. Под ред. И. Е. Петрунина. М. , Машиностроение, 1984, с. 76). Однако при формировании покрытия по порошково-обжиговой технологии для получения ровного сплошного слоя покрытия необходимо обеспечить в момент направления соотношение твердой и жидкой фаз примерно 50:50. Это невозможно в случае использования данного состава припоя в качестве покрытия ввиду отсутствия температурного интервала плавления - в соответствии с диаграммой состояния Pd-Ni при 1237oC (точка минимума на диаграмме плавкости), сплав полностью расплавляется.Known solder composition 60% Pd, 40% Ni (Soldering Handbook. Edited by I.E. Petrunin. M., Mechanical Engineering, 1984, p. 76). However, when forming the coating by powder-firing technology, to obtain an even continuous coating layer, it is necessary to provide a ratio of solid to liquid phases of about 50:50 at the time of direction. This is not possible if this solder composition is used as a coating due to the absence of a melting temperature range - in accordance with the Pd-Ni state diagram at 1237 ° C (the minimum point on the melting diagram), the alloy is completely melted.
Известны также сплавы на основе палладия для зубного протезирования
1. Заявка Великобритании N 2118971, публ. 83.11.09 N 4941
2. Патент ФРГ (ДЕ), заявка N OS 3314657, публ. 83.11.03 N 44
3. Патент США N 4387072, публ. 83.06.07 Т. 1031 N 1,
содержащие (%) 50 - 85 Pd, 5 - 40 Cu и/или Co, 1 - 15 GA, то 5 модификатора (Ni, Au, In, Ru, Sn), до 0,5 Re и/или Ir и до 1 В.Palladium-based alloys for dental prosthetics are also known.
1. UK application N 2118971, publ. 83.11.09 N 4941
2. Patent of Germany (DE), application N OS 3314657, publ. 83.11.03 N 44
3. US patent N 4387072, publ. 06.06.07 T. 1031 N 1,
containing (%) 50 - 85 Pd, 5 - 40 Cu and / or Co, 1 - 15 GA, then 5 modifiers (Ni, Au, In, Ru, Sn), up to 0.5 Re and / or Ir and up to 1 IN.
Последний (патент США N 4387072, публ. 83.06.07 Т. 1031 N 1) выбран в качестве прототипа. Однако данный сплав не может быть использован для получения коррозионно-стойкого покрытия, так как либо содержит в своем составе значительное количество легкоокисляющих элементов (Cu, Ga), либо имеет температуру плавления выше 1200oC (когда содержание этих элементов в композиции низкое). Кроме того, содержание палладия в покрытиях будет значительно ниже 85 мас.%, что отрицательно скажется на защитных качествах покрытия.The latter (US patent N 4387072, publ. 83.06.07 T. 1031 N 1) is selected as a prototype. However, this alloy cannot be used to obtain a corrosion-resistant coating, as it either contains a significant amount of easily oxidizing elements (Cu, Ga), or has a melting point above 1200 o C (when the content of these elements in the composition is low). In addition, the palladium content in the coatings will be significantly lower than 85 wt.%, Which will adversely affect the protective properties of the coating.
Задачей заявляемого изобретения является получение защитного покрытия на основе палладия на металлы и сплавы с температурой формирования ниже 1080oC, не разрушающее защищаемый металл в момент направления и способное работать при температурах до 950oC.The objective of the invention is to obtain a protective coating based on palladium on metals and alloys with a formation temperature below 1080 o C, not destroying the protected metal at the time of direction and capable of operating at temperatures up to 950 o C.
Указанный технический результат достигается тем, что состав композиции на основе палладия содержит никель и бор при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Палладий - 83,4 - 88,6
Никель - 10,0 - 15,0
Бор - 1,4 - 1,6
Защитные качества покрытия обеспечиваются высоким содержанием палладия в его составе.The specified technical result is achieved in that the composition of the composition based on palladium contains nickel and boron in the following ratio of ingredients, wt.%:
Palladium - 83.4 - 88.6
Nickel - 10.0 - 15.0
Boron - 1.4 - 1.6
The protective qualities of the coating are provided by a high palladium content in its composition.
Заявляемый состав для защитного покрытия может быть приготовлен и нанесен следующим образом. Готовится водная суспензия (шликер) из тонкодисперсных порошков палладиевой черни марки ЧПд-1 или ЧПд-2 (ТУ 48-15-9-78), никеля карбонильного и аморфного бора. Шликер наносится на очищенную поверхность защищаемого металла пульверизацией, окунанием или обливом. После сушки деталь подвергается обжигу в инертной атмосфере или вакууме (не ниже 10-3 мм рт. ст.) при температуре 980-1040oC в течение 5- 10 мин.The inventive composition for a protective coating can be prepared and applied as follows. An aqueous suspension (slip) is prepared from finely dispersed powders of palladium black grades of grade ChPD-1 or ChPD-2 (TU 48-15-9-78), nickel, carbonyl and amorphous boron. The slip is applied to the cleaned surface of the protected metal by spraying, dipping or dipping. After drying, the part is fired in an inert atmosphere or vacuum (not lower than 10 -3 mm Hg) at a temperature of 980-1040 o C for 5-10 minutes.
В момент формирования твердая подложка растворяется в расплаве покрытия, что приводит к разрушению защищаемого металла и ухудшению эксплуатационных свойств покрытия. Растворение подложки проходит столь быстро, что в слое расплава покрытия толщиной 100 - 200 мкм уже после 5 мин термообработки достигается максимально возможная концентрация - концентрация насыщения [2]. At the time of formation, the solid substrate dissolves in the coating melt, which leads to the destruction of the protected metal and the deterioration of the performance properties of the coating. The dissolution of the substrate proceeds so quickly that in the melt layer of the coating with a thickness of 100 - 200 μm, after 5 minutes of heat treatment, the maximum possible concentration — the saturation concentration — is reached [2].
Чем больше растворяется вещества в расплаве покрытия в момент формирования, тем больше коррозионное разрушение защищаемого металла:
В табл. 1 (табл. 1, 2) представлено содержание никеля в покрытиях, сформированных на никелевой подложке (данные получены методом электронно-зондового микроанализа). Содержание никеля в составе покрытия складывается из никеля, введенного в состав исходной порошковой смеси, и никеля, растворившегося в расплаве в момент формирования.The more substances are dissolved in the coating melt at the time of formation, the greater the corrosion destruction of the protected metal:
In the table. 1 (Tables 1, 2) shows the nickel content in coatings formed on a nickel substrate (data obtained by electron probe microanalysis). The nickel content in the coating composition is composed of nickel introduced into the composition of the initial powder mixture and nickel dissolved in the melt at the time of formation.
Из табл. 1 видно, что конечное содержание никеля в составе Pd-Ni-B покрытия не зависит от содержания никеля в составе исходной композиции и равняется концентрации насыщения 15,4 ± 0,8 мас.% Ni. From the table. 1 shows that the final nickel content in the composition of the Pd-Ni-B coating does not depend on the nickel content in the composition of the original composition and is equal to the saturation concentration of 15.4 ± 0.8 wt.% Ni.
Таким образом, введение никеля в состав исходной композиции затормаживает растворение твердой никелевой подложки, т.е. снижает агрессивность расплава по отношению к защищаемому металлу. При этом введение никеля в состав композиции не приводит к изменению фазового состава покрытия, т.е. к изменению его эксплуатационных качеств. Thus, the introduction of nickel into the composition of the initial composition inhibits the dissolution of the solid nickel substrate, i.e. reduces the aggressiveness of the melt in relation to the protected metal. Moreover, the introduction of nickel into the composition does not lead to a change in the phase composition of the coating, i.e. to a change in its performance.
В табл. 2 приведено обоснование заявляемых интервалов компонентов по температуре формирования покрытий (данные получены методом дифференциально-термического анализа). In the table. 2 shows the rationale for the claimed component intervals by the temperature of coating formation (data obtained by differential thermal analysis).
Составы с содержанием никеля ниже 10 мас.% Ni не могут быть использованы ввиду их высокой агрессивности по отношению к защищаемому металлу. Вследствие невысокого содержания никеля в составе композиции данные составы характеризуются достаточно сильным растворением твердого металла в расплаве покрытия. Кроме того, температура формирования данных покрытий превышает 1080oC, что приводит к ухудшению свойств защищаемого металла (при формировании покрытий из никелевых сплавах бор диффундирует по границам зерен подложки, образуя бориды, и при достижении температуры эвтектики Ni-Ni3B /1080oC/ появляется жидкая фаза). Такая агрессивность расплава приводит к диспергированию зерен и разрушению защищаемого металла.Compositions with a nickel content below 10 wt.% Ni cannot be used due to their high aggressiveness with respect to the protected metal. Due to the low nickel content in the composition, these compositions are characterized by sufficiently strong dissolution of the solid metal in the coating melt. In addition, the temperature of formation of these coatings exceeds 1080 o C, which leads to deterioration of the properties of the protected metal (during the formation of coatings from nickel alloys, boron diffuses along the grain boundaries of the substrate, forming borides, and when the eutectic temperature of Ni-Ni 3 B / 1080 o C / liquid phase appears). Such aggressiveness of the melt leads to the dispersion of grains and the destruction of the protected metal.
Максимальная температура службы покрытия должна быть ниже температуры появления жидкой фазы. Составы с содержанием никеля свыше 15 мас.% не могут быть использованы для получения покрытий - начало плавления данных композиций ниже 950oC.The maximum temperature of the coating should be below the temperature of the appearance of the liquid phase. Compositions with a nickel content of more than 15 wt.% Can not be used to obtain coatings - the beginning of the melting of these compositions below 950 o C.
Кроме того, составы с содержанием никеля свыше 15 мас.% использовать нецелесообразно, так как в них содержание никеля превышает концентрацию насыщения расплава элементом подложки, и в составе покрытия снижается концентрация коррозионно-стойкого элемента-палладия. In addition, compositions with a nickel content of more than 15 wt.% Are impractical to use, since the nickel content in them exceeds the saturation concentration of the melt by the substrate element, and the concentration of the corrosion-resistant palladium element in the coating composition decreases.
Таким образом, заявляемый состав композиции на основе палладия позволяет защитить металлы и сплавы от разрушения в агрессивных средах при температурах до 950oC
Литература
1. Е.А.Антонова, Л.П.Петрова, Л.П.Ефименко. Исследование условий формирования и структуры Pd-Si покрытий, полученных контактным плавлением. В сб. Жаростойкие неорганические покрытия. Л.: Наука, 1990, с. 44-49
2. Л. П. Ефименко. Растворение железа в тонких слоях расплавов Fe-B и Ni-B. Известия Академии наук. Металлы. 1994, N 4, с. 13-17нThus, the claimed composition of the composition based on palladium allows you to protect metals and alloys from destruction in aggressive environments at temperatures up to 950 o C
Literature
1. E.A. Antonova, L.P. Petrova, L.P. Efimenko. Investigation of the conditions of formation and structure of Pd-Si coatings obtained by contact melting. On Sat Heat resistant inorganic coatings. L .: Nauka, 1990, p. 44-49
2. L.P. Efimenko. Dissolution of iron in thin layers of Fe-B and Ni-B melts. News of the Academy of Sciences. Metals 1994, N 4, p. 13-17n
Claims (1)
Палладий - 83,4 - 88,6
Никель - 10,0 - 15,0
Бор - 1,4 - 1,6The composition of the composition based on palladium containing boron and nickel, characterized in that the components are contained in the following ratio, wt.%:
Palladium - 83.4 - 88.6
Nickel - 10.0 - 15.0
Boron - 1.4 - 1.6
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95113631A RU2132885C1 (en) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | Palladium-based composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95113631A RU2132885C1 (en) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | Palladium-based composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95113631A RU95113631A (en) | 1997-07-10 |
| RU2132885C1 true RU2132885C1 (en) | 1999-07-10 |
Family
ID=20170801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95113631A RU2132885C1 (en) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | Palladium-based composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2132885C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2447170C1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-04-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Solder for soldering jewels made from alloy of 850-standard palladium |
| CN102676865A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-19 | 株式会社百乐 | Method for manufacturing palladium alloy and palladium alloy |
-
1995
- 1995-08-08 RU RU95113631A patent/RU2132885C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2447170C1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-04-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Solder for soldering jewels made from alloy of 850-standard palladium |
| CN102676865A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-19 | 株式会社百乐 | Method for manufacturing palladium alloy and palladium alloy |
| CN102676865B (en) * | 2011-03-03 | 2015-11-25 | 株式会社百乐 | The manufacture method of palldium alloy and palldium alloy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yu et al. | Investigation of interfacial microstructure and wetting property of newly developed Sn–Zn–Cu solders with Cu substrate | |
| JPS5954496A (en) | Brazing method and brazing paste | |
| US5817194A (en) | Tin base soldering/brazing material | |
| EP1231015B1 (en) | Lead-free solder and solder joint | |
| Takaku et al. | Development of Bi-base high-temperature Pb-free solders with second-phase dispersion: Thermodynamic calculation, microstructure, and interfacial reaction | |
| AU4119799A (en) | Leadless solder | |
| US4181757A (en) | Process for surface coating gold alloys onto a metallic substrate to enhance corrosion protection | |
| US2220961A (en) | Soldering alloy | |
| JP2005313230A (en) | Joining material for high-temperature packaging | |
| JP2009502512A (en) | A kind of low melting point lead-free solder alloy | |
| KR102040278B1 (en) | Lead-free solder composition and manufacturing method of the same, bonding method using lead-free solder composition | |
| RU2132885C1 (en) | Palladium-based composition | |
| Xin et al. | Microstructure evolution, IMC growth, and microhardness of Cu, Ni, Ag-microalloyed Sn–5Sb/Cu solder joints under isothermal aging | |
| JPH02179388A (en) | Low melting point ag solder | |
| Choi et al. | Effect of In addition on Sn-3.5 Ag solder and joint with Cu substrate | |
| CA2104540C (en) | Solder paste | |
| US5139704A (en) | Fluxless solder | |
| JPH081373A (en) | Sn base brazing filler metal of low melting point | |
| GB2055402A (en) | Coating metallic substrates with gold alloy | |
| US4547436A (en) | Conductive element metallized with a thick film gold composition | |
| FR2536408A1 (en) | GOLD METALLIZATION COMPOSITION IN THICK FILMS | |
| JP3501700B2 (en) | Lead-free solder to prevent copper cracking | |
| JP3835582B2 (en) | Zn alloy for high temperature soldering | |
| JPH02179387A (en) | Low melting point ag solder | |
| JP2668569B2 (en) | Brazing material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100809 |