RU2451587C1

RU2451587C1 - Solder for soldering aluminium and its alloys

Info

Publication number: RU2451587C1
Application number: RU2010144503/02A
Authority: RU
Inventors: Гатемсолтан Пулатович Раджабалиев (RU); Гатемсолтан Пулатович Раджабалиев; Эльмира Гатемсолтановна Алиева (RU); Эльмира Гатемсолтановна Алиева; Рахмина Гатемсолтановна Гусейнова (RU); Рахмина Гатемсолтановна Гусейнова; Рена Гатемсолтановна Раджабалиева (RU); Рена Гатемсолтановна Раджабалиева; Бий-Мурад Гаджиевич Кайчакаев (RU); Бий-Мурад Гаджиевич Кайчакаев
Original assignee: Гатемсолтан Пулатович Раджабалиев
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2012-05-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy and machine building, particularly, to soldering aluminium and its alloys. Proposed solder for aluminium and its alloys comprises the following components in wt %: tin - 50-55, nickel - 0.2-1.5, cadmium - 37-43, zinc making the rest.

EFFECT: higher antirust properties and strength, decreased fusion temperature and costs.

Description

Изобретение относится к области пайки, в частности к составу припоя, и может быть использовано в различных областях машиностроения для пайки алюминия и его сплавов.The invention relates to the field of soldering, in particular to the composition of solder, and can be used in various fields of engineering for soldering aluminum and its alloys.

Алюминий и его сплавы находят широкое применение для изготовления паяных конструкций в авиационной, электротехнической, радиотехнической и в ряде других отраслей промышленности.Aluminum and its alloys are widely used for the manufacture of soldered structures in the aviation, electrical, radio and in several other industries.

Известно, что в состав одних припоев входят различные дорогостоящие металлы. Например, кремний, галлий, неодим и т.д. (А.с. СССР №1785858, а.с. №1743772), что отрицательно сказывается на себестоимости продукции. Другим припоям для пайки нужны инертные или нейтральные среды и активные флюсы. Алюминий, обладая большим сродством к кислороду, образует химически и термодинамически стойкий окисел Al₂O₃, который находится на его поверхности в виде плотной и прочной пленки. Но, как известно, окисная пленка, имеющаяся на поверхности алюминия, защищает металл от коррозии, поэтому применение при пайке алюминия активных флюсов (например, 34А и НИТИ-18, Ф-380), разрушающих окисную пленку, вызывает опасность коррозии паяных соединений (http://www.biysk.ru/~zimin/00100/00076.html). Некоторые припои содержат в своем составе химически небезопасные для здоровья человека составляющий как стронций, церий (патент №2297907). Другим припоям нужно специальное оборудование и т.д.It is known that the composition of some solders includes various expensive metals. For example, silicon, gallium, neodymium, etc. (USSR AS No. 1785858, AS No. 1743772), which negatively affects the cost of production. Other solders need inert or neutral fluids and active fluxes. Aluminum, having a high affinity for oxygen, forms a chemically and thermodynamically stable oxide Al ₂ O ₃ , which is on its surface in the form of a dense and durable film. But, as you know, the oxide film on the aluminum surface protects the metal from corrosion, therefore, the use of active fluxes (for example, 34A and NITI-18, F-380), which destroy the oxide film, when soldering aluminum, causes a risk of corrosion of the soldered joints (http : //www.biysk.ru/~zimin/00100/00076.html). Some solders contain chemically unsafe for human health constituent as strontium, cerium (patent No. 2297907). Other solders need special equipment, etc.

Известен, в том числе, припой для пайки алюминия и его сплавов (авторское свидетельство СССР №113994), который можно выбрать в качестве прототипа. Припой содержит олово, цинк и кадмий, так как цинк и кадмий (особенно цинк) хорошо диффундируют в алюминий. Однако соединения из алюминия, паянные легкоплавкими припоями, особенно сплавами олова и кадмия, образуют коррозионно не стойкую пару и плохо сопротивляются коррозионным разрушениям. Несколько лучше ведут себя припои, содержащие цинк (http://www.drevniymir.ru/ellinizm08a.html). Тем не менее коррозионная стойкость остается относительно низкой. Кроме того, пайка осуществляется дорогостоящим ультразвуковым паяльником при высокой температуре 150-300°C.Known, including solder for brazing aluminum and its alloys (USSR copyright certificate No. 113994), which can be selected as a prototype. The solder contains tin, zinc and cadmium, since zinc and cadmium (especially zinc) diffuse well into aluminum. However, aluminum compounds brazed by fusible solders, especially tin and cadmium alloys, form a corrosion-resistant pair and poorly resist corrosion damage. Solders containing zinc behave somewhat better (http://www.drevniymir.ru/ellinizm08a.html). However, corrosion resistance remains relatively low. In addition, the soldering is carried out by an expensive ultrasonic soldering iron at a high temperature of 150-300 ° C.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости и прочности паяных соединений, а также понижение температуры плавления припоя и его себестоимости. В состав предлагаемого припоя входят компоненты при следующем соотношении, мас.%: кадмий - 37-43, никель - 0,2-1,5, олово-50-55 и цинк - остальное. При этом температура плавления припоя составляет (180-220)°C. Состав припоя позволяет производить пайку обычным паяльником с применением канифоли в качестве флюса, тем не менее обеспечивая получение паяных швов с пределами прочности до 10 кГ/мм².The aim of the invention is to increase the corrosion resistance and strength of soldered joints, as well as lowering the melting temperature of the solder and its cost. The composition of the proposed solder includes components in the following ratio, wt.%: Cadmium - 37-43, nickel - 0.2-1.5, tin-50-55 and zinc - the rest. The melting point of the solder is (180-220) ° C. The composition of the solder allows you to solder with a conventional soldering iron using rosin as a flux, nevertheless, providing soldered joints with tensile strengths of up to 10 kg / mm ² .

Достигаются данные технические параметры за счет включения в состав припоя никеля, обладающего хорошей коррозионной стойкостью и механической прочностью (http://www.metsplav.ru/publication/about/nickel/). Кроме того, никель не поддается воздействию влаги, а также паров, находящихся в воздухе. Это обусловлено тем, что на поверхности этого металла образовываются оксидные пленки, обладающие защитным действием.These technical parameters are achieved due to the inclusion of nickel in the composition of the solder, which has good corrosion resistance and mechanical strength (http://www.metsplav.ru/publication/about/nickel/). In addition, nickel is not susceptible to moisture and airborne vapors. This is due to the fact that oxide films with a protective effect are formed on the surface of this metal.

Температура же плавления предлагаемого припоя снижена за счет составления четвертной эвтектики выбранных компонентов.The melting temperature of the proposed solder is reduced due to the compilation of the quarter eutectic of the selected components.

Пайку осуществляют следующим образом.Soldering is as follows.

Перед пайкой жало хорошо прогретого паяльника (температура жала должна быть около 200°C) зачищают и лудят припоем, пользуясь чистой канифолью. Затем место пайки приводится в соприкосновение с расплавленным припоем (например, касанием облуженного горячего паяльника или погружением в расплавленный припой). Если все сделано правильно, то деталь в месте контакта с припоем смачивается им. После охлаждения слой застывшего припоя должен быть блестящим, ровным, без не смоченных островков. Залуженные детали фиксируются в необходимом положении и прогреваются паяльником, и при необходимости вводится дополнительное количество припоя (капля на паяльнике, или касание нагретых деталей припойной проволокой). В изделиях высокой надежности, как правило, залуженные провода перед пайкой еще и скручиваются («должно держаться без припоя»). Спаиваемые поверхности должны быть неподвижны до полного отвердения припоя.Before soldering, the tip of a well-heated soldering iron (tip temperature should be about 200 ° C) is cleaned and tinned with solder using a clean rosin. Then the place of soldering is brought into contact with the molten solder (for example, by touching a tin-plated hot soldering iron or immersion in molten solder). If everything is done correctly, then the part in the place of contact with the solder is wetted by it. After cooling, the layer of solidified solder should be shiny, smooth, without any wetted islands. Tinned parts are fixed in the required position and heated with a soldering iron, and if necessary, an additional amount of solder is introduced (a drop on the soldering iron, or touching heated parts with solder wire). In products of high reliability, as a rule, tinned wires are also twisted before soldering (“must be kept without solder”). The soldered surfaces should be motionless until the solder has completely hardened.

Пайка алюминия и его сплавов предлагаемым припоем очень технологична и легко выполнима. Пайка производится в обычной атмосфере, зачистка окисной пленки производится лезвием ножа или металлической щеткой. Прочность паяного шва не ниже прочности паяемых материалов. В процессе испытания паяного шва выявлено, что прочность предлагаемого припоя выше, чем у алюминия (при растяжении припаянного провода к алюминиевой пластинке порвалась проволока). Процесс пайки с точки зрения токсичности практически безвреден.The brazing of aluminum and its alloys with the proposed solder is very technological and easy to do. Soldering is carried out in a normal atmosphere, the cleaning of the oxide film is carried out with a knife blade or a metal brush. The strength of the soldered seam is not lower than the strength of the soldered materials. In the process of testing the soldered seam, it was revealed that the strength of the proposed solder is higher than that of aluminum (when the soldered wire was stretched to the aluminum plate, the wire broke). The soldering process is practically harmless from the point of view of toxicity.

Припой изготавливают без доступа воздуха и в следующей последовательности: расплавляют олово соответствующего веса, потом в жидкое олово добавляют кадмий - расплавляют вместе, далее к полученному жидкому расплаву добавляют цинк и поддерживают температуру до получения однородной жидкой массы. К полученному жидкому расплаву из предыдущих трех компонентов добавляют никель и поддерживают температуру до получения соответствующего припоя.The solder is made without air and in the following sequence: tin of the appropriate weight is melted, then cadmium is added to the liquid tin - melted together, then zinc is added to the obtained liquid melt and the temperature is maintained until a homogeneous liquid mass is obtained. Nickel is added to the obtained liquid melt from the previous three components and the temperature is maintained until the appropriate solder is obtained.

Claims

Solder for brazing aluminum and its alloys, containing tin, cadmium and zinc, characterized in that it additionally contains nickel in the following ratio of components, wt.%:
tin 50-55 nickel 0.2-1.5 cadmium 37-43 zinc - the rest