RU2511722C1 - Soldering method of products from steel, copper and copper alloys using silver-containing solder alloys - Google Patents
Soldering method of products from steel, copper and copper alloys using silver-containing solder alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2511722C1 RU2511722C1 RU2013105981/02A RU2013105981A RU2511722C1 RU 2511722 C1 RU2511722 C1 RU 2511722C1 RU 2013105981/02 A RU2013105981/02 A RU 2013105981/02A RU 2013105981 A RU2013105981 A RU 2013105981A RU 2511722 C1 RU2511722 C1 RU 2511722C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- products
- temperature
- copper
- soldered
- soldering
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый способ относится к приборостроению и может быть использован для пайки конструктивных элементов разной сложности, в том числе тонкостенных, стальных, а также из материалов на основе меди и медных сплавов.The proposed method relates to instrumentation and can be used for soldering structural elements of various complexity, including thin-walled, steel, as well as materials based on copper and copper alloys.
Известен «Способ изготовления двухслойных паяных конструкций» (RU 2169647 С1, опубл. 27.06.2001, МПК B23K 1/19) включает предварительную термическую обработку деталей из сплава на никелевой основе - закалку и старение, сборку конструкций с размещением припоя на паяемых поверхностях, пайку в защитной атмосфере и последующее охлаждение. При предварительной термической обработке закалку деталей из сплава на никелевой основе осуществляют с температуры 960±10°C, а старение - при температуре 730±10°C, пайку проводят при температуре 980±10°C, а после охлаждения спаянную конструкцию подвергают старению при температуре 730±10°C. Кроме того, предварительную термическую обработку деталей из сплава на никелевой основе осуществляют в атмосфере воздуха, в качестве припоя используют сплав на основе серебра. Причем пайку двухслойных конструкций проводят в контейнере в атмосфере инертного газа - аргона.The well-known "Method of manufacturing two-layer soldered structures" (RU 2169647 C1, publ. 06/27/2001, IPC B23K 1/19) includes preliminary heat treatment of nickel-based alloy parts — hardening and aging, assembly of structures with the placement of solder on soldered surfaces, soldering in a protective atmosphere and subsequent cooling. During preliminary heat treatment, the nickel-base alloy parts are quenched from a temperature of 960 ± 10 ° C, and aging is carried out at a temperature of 730 ± 10 ° C, brazing is carried out at a temperature of 980 ± 10 ° C, and after cooling, the brazed structure is aged at a temperature 730 ± 10 ° C. In addition, preliminary heat treatment of parts made of a nickel-based alloy is carried out in an atmosphere of air, and a silver-based alloy is used as solder. Moreover, the soldering of two-layer structures is carried out in a container in an atmosphere of inert gas - argon.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу пайки изделий является «Способ пайки двухслойных изделий» (RU 2104838 C1, опубл. 20.02.1998 г., МПК B23K 1/00), при котором по местам пайки каждой из деталей наносили никелевое покрытие слоем 5-10 мм. Сборку изделия осуществляли с серебряным припоем. Пайку проводили в атмосфере инертного газа аргона при температуре 925±5°C в течение 3-5 минут. После охлаждения до комнатной температуры изделие снова нагревали до 750±10°C и выдерживали в течение 40±5 мин.The closest in technical essence to the proposed method of soldering products is the "Method of soldering two-layer products" (RU 2104838 C1, publ. 02.20.1998, IPC B23K 1/00), in which nickel coating was applied with a layer of 5 at the places of soldering of each part -10 mm. Assembly of the product was carried out with silver solder. The soldering was carried out in an atmosphere of inert argon gas at a temperature of 925 ± 5 ° C for 3-5 minutes. After cooling to room temperature, the product was again heated to 750 ± 10 ° C and held for 40 ± 5 min.
Недостатками известных способов пайки являются:The disadvantages of the known methods of soldering are:
- образование хрупкой прослойки интерметаллидов и как следствие низкая прочность паяного шва при механических нагрузках в агрессивных средах;- the formation of a brittle layer of intermetallic compounds and, as a consequence, low strength of the soldered seam under mechanical loads in aggressive environments;
- высокая трудоемкость;- high complexity;
- возникновение значительной пластической деформации тонкостенных деталей, что недопустимо при изготовлении точных паяных изделий в приборостроение;- the occurrence of significant plastic deformation of thin-walled parts, which is unacceptable in the manufacture of precision soldered products in instrumentation;
- наблюдаются значительные изменения в микроструктуре околошовной зоны.- significant changes are observed in the microstructure of the heat affected zone.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке способа пайки изделий из стали, меди и медных сплавов серебросодержащими припоями в вакууме с оптимальным подбором режимов пайки, гальванического покрытия и промежуточного слоя. Это позволяет:The problem to which the invention is directed, is to develop a method for brazing steel, copper and copper alloys with silver-containing solders in vacuum with the optimal selection of soldering, plating and an intermediate layer. This allows:
- исключить окисление металла;- eliminate metal oxidation;
- исключить изменения в структуре паяного материала;- eliminate changes in the structure of soldered material;
- обеспечить необходимую прочность паяного соединения;- provide the necessary strength of the solder joint;
- минимизировать деформацию детали;- minimize the deformation of the part;
- получать соединения со стабильными прочностными характеристиками.- to obtain compounds with stable strength characteristics.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности работы изделий из стали, меди и медных сплавов на счет улучшения качества паяного шва, при повышенных механических нагрузках в агрессивных средах.The technical result of the invention is to increase the reliability of products made of steel, copper and copper alloys by improving the quality of the soldered seam, with increased mechanical stress in aggressive environments.
Сущность заявляемого способа пайки изделий из стали и/или меди или медных сплавов серебросодержащими припоями, основанный на нанесении на паяемую поверхность изделий гальванического никеля, медленный нагрев, выдержку и пайку в вакууме.The essence of the proposed method of brazing products of steel and / or copper or copper alloys with silver-containing solders, based on applying galvanic nickel to the brazed surface of products, slow heating, aging and soldering in vacuum.
Выбранные режимы пайки, гальваническое покрытие, промежуточный слой и вакуум позволяют активировать диффузионную подвижность атомов материалов и тем самым обеспечить высокие механические свойства паяного шва. Наличие на поверхности деталей никелевого покрытия обеспечивает хорошую растекаемость припоя и плотное заполнение капиллярного зазора.The selected soldering modes, galvanic coating, the intermediate layer and vacuum enable the diffusion mobility of the atoms of materials to be activated and thereby ensure high mechanical properties of the soldered seam. The presence of a nickel coating on the surface of the parts ensures good solder flowability and tight filling of the capillary gap.
Медленный нагрев и оптимально подобранная температура пайки значительно снижает, а в некоторых случаях исключает деформацию тонкостенных деталей.Slow heating and optimally selected soldering temperature significantly reduces, and in some cases eliminates the deformation of thin-walled parts.
Выбор температуры обусловлен тем, что при нагревании ниже, чем в предлагаемом изобретении, не достигается диффузионная подвижность атомов, снижается смачивание, растекаемость припоя и не обеспечивается высокая прочность паяного шва. Выдержка 30-40 мин при температуре 550-800°C обеспечивает полное прохождение процесса диффузионного обмена между металлом, гальваническим покрытием, припоем и металлом, а также происходит снятие внутренних напряжений паяных деталях. При выдержке менее 30 мин диффузионные процессы не успевают обеспечить прочное паяное соединение.The choice of temperature is due to the fact that when heated lower than in the present invention, the diffusion mobility of atoms is not achieved, wetting, spreadability of the solder is reduced, and the high strength of the soldered joint is not ensured. Exposure for 30-40 minutes at a temperature of 550-800 ° C ensures the complete passage of the diffusion exchange process between the metal, electroplated coating, solder and metal, as well as the removal of internal stresses of soldered parts. When holding for less than 30 min, diffusion processes do not have time to provide a strong solder joint.
При нагревании выше 950°C наблюдается вытекание припоя, резкий рост зерна металла и образование хрупких прослоек интерметаллидов.When heated above 950 ° C, leakage of solder, a sharp increase in the grain of the metal and the formation of brittle interlayers of intermetallic compounds are observed.
Быстрое снижение температуры до 600°C исключает вытекание припоя из зазора, далее деталь остывает вместе с печью до комнатной температуры.A quick drop in temperature to 600 ° C eliminates the leakage of solder from the gap, then the part cools down with the furnace to room temperature.
Новым в предлагаемом способе является то, что толщину гальванического никеля наносимого на изделия из стали, меди и медных сплавов выбирают 21-30 мкм, толщину припоя 0,05-2,5 мкм, осуществляют медленный нагрев изделий до температуры (550-800)°C при вакууме от 1·10-2 до 2·10-3 мм рт.ст. с выдержкой в течение 30-40 минут, повышают температуру до (650-950)°C, выдерживают в течение 6-10 минут, затем быстро снижают темперу до 600°C, далее деталь остывает вместе с печью до комнатной температуры.New in the proposed method is that the thickness of the galvanic nickel applied to steel products, copper and copper alloys is chosen 21-30 microns, the solder thickness is 0.05-2.5 microns, the products are slowly heated to a temperature of (550-800) ° C under vacuum from 1 · 10 -2 to 2 · 10 -3 mm Hg with exposure for 30-40 minutes, increase the temperature to (650-950) ° C, hold for 6-10 minutes, then quickly reduce the temperature to 600 ° C, then the part cools with the oven to room temperature.
Способ осуществляют следующим образом, предварительно паяемые детали покрывают никелем 21-30 мкм и производят сборку деталей, используя припои ПСр72, ПСр70, ПСр45, ПСр40 толщиной 0,05-2,5 мкм. Нанесение никелевого покрытия указанных толщин является оптимальным для полного смачивания паяемой поверхности сплава в процессе пайки. Далее осуществляют медленный нагрев деталей в вакуумной печи от 1·10-2 до 2·10-3 мм рт.ст. до (550-800)°C, выдерживая в течение 30-40 мин, затем повышают температуру до температуры пайки (659-950)°C, выдерживая в течение 6-10 мин, затем быстро снижают температуру до 600°C, далее деталь остывает вместе с печью до комнатной температуры.The method is as follows, pre-brazed parts are coated with nickel 21-30 microns and parts are assembled using solders PSr72, PSr70, PSr45, PSr40 with a thickness of 0.05-2.5 microns. The deposition of nickel coatings of these thicknesses is optimal for complete wetting of the brazed surface of the alloy during brazing. Then, the parts are slowly heated in a vacuum furnace from 1 · 10 -2 to 2 · 10 -3 mm Hg. to (550-800) ° C, holding for 30-40 minutes, then raising the temperature to a soldering temperature (659-950) ° C, keeping for 6-10 minutes, then quickly lowering the temperature to 600 ° C, then the part cools down with the oven to room temperature.
Результаты показали отсутствие пор и других дефектов в паяном соединении, высокую коррозионную стойкость, высокую прочность при вибрации в агрессивных средах.The results showed the absence of pores and other defects in the solder joint, high corrosion resistance, high vibration resistance in aggressive environments.
Пример 1. Паяли медные трубы квадратного сечения припоем ПСр70 толщина припоя 0,1 мкм по никелевому покрытию 24 мкм в вакуумной печи 1·10-2 мм рт.ст. температура предварительного подогрева 770±10°C время выдержки 35 мин. После прогрева поднимали температуру до температуры пайки 890±10°C время выдержки 10 мин, затем быстро снижали до температуры 600°C, далее деталь остывает вместе с печью до комнатной температуры.Example 1. Soldered copper square tubes solder PSr70 solder thickness 0.1 μm on a nickel coating of 24 μm in a vacuum furnace 1 · 10 -2 mm RT.article preheating temperature 770 ± 10 ° C holding time 35 min. After heating, the temperature was raised to a soldering temperature of 890 ± 10 ° C, the exposure time was 10 min, then it was quickly reduced to a temperature of 600 ° C, then the part cools down with the furnace to room temperature.
Пример 2. Паяли стальные пластины припоем ПСр72 толщина припоя 0,13 мкм по никелевому покрытию 28 мкм в вакуумной печи 2·10-3 мм рт.ст. температура предварительного подогрева 800±10°C время выдержки 35 мин. После прогрева поднимали температуру до температуры пайки 920±10°C время выдержки 6 мин, затем быстро снижали до температуры 600°C, далее деталь остывает вместе с печью до комнатной температуры.Example 2. Steel plates were soldered with PSr72 solder with a solder thickness of 0.13 μm over a 28 μm nickel coating in a vacuum furnace 2 · 10 -3 mm Hg preheating temperature 800 ± 10 ° C holding time 35 min. After heating, the temperature was raised to a soldering temperature of 920 ± 10 ° C, the exposure time was 6 min, then it was quickly reduced to a temperature of 600 ° C, then the part cools down with the furnace to room temperature.
Пример 3. Паяли стальную пластину с медной припоем ПСр45 толщина припоя 0,05 мкм по никелевому покрытию 26 мкм в вакуумной печи 2·10-3 мм рт.ст. температура предварительного подогрева 720±10°C время выдержки 35 мин. После прогрева поднимали температуру до температуры пайки 780±10°C время выдержки 8 мин, затем быстро снижали до температуры 600°C, далее деталь остывает вместе с печью до комнатной температуры.Example 3. Soldered steel plate with copper solder PSr45 the thickness of the solder is 0.05 μm on a nickel coating of 26 μm in a vacuum furnace 2 · 10 -3 mm RT.article preheating temperature 720 ± 10 ° C holding time 35 min. After heating, the temperature was raised to a soldering temperature of 780 ± 10 ° C, the exposure time was 8 min, then it was quickly reduced to a temperature of 600 ° C, then the part cools down with the furnace to room temperature.
При использовании данного изобретения не нарушаются теплофизические свойства, в частности электропроводность паяного соединения, не происходит окисление металла, а также значительно увеличивается ресурс и надежность деталей спаянных этим методом.When using this invention, the thermophysical properties are not violated, in particular the electrical conductivity of the soldered joint, the metal does not oxidize, and the resource and reliability of the parts brazed by this method are significantly increased.
По способу - прототипу, способу - аналогу и заявленному изобретению были изготовлены спаянные детали из стали 12Х18Н9Т припоями ПСр40, ПСр45. Результаты испытаний механических свойств деталей, при температуре 20°C, по стандартным методикам испытания, представлены в таблице.According to the method - the prototype, the method - the analogue and the claimed invention, brazed parts were made of steel 12X18H9T with solders PSr40, PSr45. The test results of the mechanical properties of parts at a temperature of 20 ° C, according to standard test methods, are presented in the table.
Таким образом, предлагаемый способ пайки обеспечивает прочное соединение, что гораздо выше по сравнению с прототипом и аналогом. В результате использования предлагаемого способа расширяется диапазон применения паяных соединений из стали и/или меди или медных сплавов, повышается их ресурс.Thus, the proposed method of soldering provides a strong connection, which is much higher compared to the prototype and analogue. As a result of using the proposed method, the range of application of soldered joints made of steel and / or copper or copper alloys is expanded, their resource is increased.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013105981/02A RU2511722C1 (en) | 2013-02-12 | 2013-02-12 | Soldering method of products from steel, copper and copper alloys using silver-containing solder alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013105981/02A RU2511722C1 (en) | 2013-02-12 | 2013-02-12 | Soldering method of products from steel, copper and copper alloys using silver-containing solder alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2511722C1 true RU2511722C1 (en) | 2014-04-10 |
Family
ID=50438143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013105981/02A RU2511722C1 (en) | 2013-02-12 | 2013-02-12 | Soldering method of products from steel, copper and copper alloys using silver-containing solder alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2511722C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2725443C1 (en) * | 2019-06-07 | 2020-07-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Apparatus for microwave heating soldering |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU435907A1 (en) * | 1972-10-10 | 1974-07-15 | В. П. Букреев , Г. И. Качаева | Method of soldering copper and its alloys between themselves and with other materials |
| RU2104838C1 (en) * | 1995-07-06 | 1998-02-20 | Виктор Никанорович Семенов | Method of brazing of two layer articles |
| CN102500856A (en) * | 2011-11-23 | 2012-06-20 | 西安航空动力股份有限公司 | Vacuum brazing method for high-temperature alloy pipe parts |
-
2013
- 2013-02-12 RU RU2013105981/02A patent/RU2511722C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU435907A1 (en) * | 1972-10-10 | 1974-07-15 | В. П. Букреев , Г. И. Качаева | Method of soldering copper and its alloys between themselves and with other materials |
| RU2104838C1 (en) * | 1995-07-06 | 1998-02-20 | Виктор Никанорович Семенов | Method of brazing of two layer articles |
| CN102500856A (en) * | 2011-11-23 | 2012-06-20 | 西安航空动力股份有限公司 | Vacuum brazing method for high-temperature alloy pipe parts |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2725443C1 (en) * | 2019-06-07 | 2020-07-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Apparatus for microwave heating soldering |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6649889B2 (en) | Aluminum alloy brazing sheet | |
| CN110303154B (en) | Gradient brazing filler metal layer preparation and integrated brazing process based on laser fused deposition additive manufacturing technology | |
| KR101353701B1 (en) | Galvanized steel sheet having excellent ultra low temperature adhesion property and method for manufacturing the same | |
| US9272361B2 (en) | Method for joining metal materials | |
| WO2021025081A1 (en) | Solder-metal mesh composite material and method for producing same | |
| WO2018042890A1 (en) | Bonded body and semiconductor device using same | |
| CN104972242A (en) | Self soldering flux-cored wire for aluminum/steel melt-soldering | |
| JP6299029B2 (en) | Manufacturing method of heat exchanger | |
| RU2511722C1 (en) | Soldering method of products from steel, copper and copper alloys using silver-containing solder alloys | |
| JPS60166165A (en) | Joining method of metal and ceramics | |
| CN110900037B (en) | Brazing filler metal and method for welding molybdenum-rhenium alloy and steel | |
| KR102307954B1 (en) | Aluminium alloy plate steel sheet having excellent formability and corrosion resistance and method for manufacturing the same | |
| JP7210259B2 (en) | Aluminum bonded body, manufacturing method thereof, and brazing sheet used for aluminum bonded body | |
| KR101367865B1 (en) | Brazing method between titanium alloy and stainless steel | |
| RU2569856C2 (en) | Soldering method of heat exchanger | |
| JP2015080812A (en) | Joint method | |
| KR102311503B1 (en) | Aluminium alloy plate steel sheet having excellent formability and corrosion resistance and method for manufacturing the same | |
| EP3707286B1 (en) | High reliability lead-free solder alloy for electronic applications in extreme environments | |
| JPWO2016104399A1 (en) | Method for joining metal members | |
| RU2593066C1 (en) | Diffusion welding of ceramic-matrix composite with metals | |
| RU2753637C1 (en) | Method for preparing parts made of aluminum and its alloys for soldering | |
| JP6273175B2 (en) | Member joining method and member joining system | |
| TWI697373B (en) | Aluminum-based metal bonding method | |
| KR102217693B1 (en) | Diffusion welding method of stainless steel article and plate-type heat exchanger produced thereby | |
| EP3023189A2 (en) | Brazing sheet for surface joining |