SU1706816A1

SU1706816A1 - Solder

Info

Publication number: SU1706816A1
Application number: SU904799962A
Authority: SU
Inventors: Владимир Викторович Смирнов; Максим Евгеньевич Марков; Алексей Ефимович Силаев; Елена Александровна Прокофьева
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт материалов
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1990-03-07
Publication date: 1992-01-23

Abstract

Изобретение относитс к области машиностроени , в частности к пайке металличе- ских деталей из меди, ее сплавов, мельхиора, никел , молибдена, а также керамики и металлокерамики с использованием в качестве припо гомогенных ленточных или порошковых припоев на медной основе. Цель изобретени - снижение усадочной пористости в па ном шве и упрочнение па ного соединени . Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: никель 8-15, олово 5-12, фосфор 5-10, индий 0.5-1,5, кремний 1,0-4,5, медь - остальное . При этом суммарное содержание инди и кремни составл ет 1,5-5,5. Прочность па ного соединени по латуни Л 63 210-229 МПа. Температура плавлени припо 678&deg;С. 4 табл.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to the soldering of metal parts made of copper, its alloys, nickel silver, nickel, molybdenum, as well as ceramics and metal ceramics using homogeneous tape-based or powder solders on copper base as a solder. The purpose of the invention is to reduce shrinkage porosity in the joint and to strengthen the joint. Solder contains components in the following ratio, wt.%: Nickel 8-15, tin 5-12, phosphorus 5-10, indium 0.5-1.5, silicon 1.0-4.5, copper - the rest. Meanwhile, the total content of indium and silicon is 1.5-5.5. The strength of the solder joint in brass is L 63 210–229 MPa. The melting point of the solder is 678 ° C. 4 tab.

Description

fefe

Изобретение относитс к машиностроению , в частности к пайке металлических изделий из меди и ее сплавов, мельхиора, никел , молибдена, а также керамики и металлокерамики , с использованием в качестве припо гомогенных пластичных ленточных или порошковых припоев на медной основе.The invention relates to mechanical engineering, in particular to the soldering of metal products from copper and its alloys, nickel silver, nickel, molybdenum, as well as ceramics and metal ceramics, using homogeneous plastic strip or powder solders on a copper base as a solder.

Эти припои должны обеспечивать прочность и коррозионную стойкость па ного соединени , более низкую температуру пайки и ее самофлюсуемость. Кроме того, одним из основных требований вл етс отсутствие пористости в па ном шве, что необходимо дл пайки некоторых ответственных изделий, например деталей, предназначенных дл соединени радиоизмерительной аппаратуры. Наличие пористости приводит в па ных соединени х к снижению выхода годной продукции.These solders should provide strength and corrosion resistance of the solder joint, lower soldering temperature and its self-fluxing properties. In addition, one of the main requirements is the lack of porosity in the solder joint, which is necessary for soldering some important products, such as parts, designed to connect radio measuring equipment. The presence of porosity in solder joints leads to a decrease in the yield of useful products.

Известны серебросодержащие припои типа ПСр45, ПСр72 известные по ГОСТ 19738-74 и имеющие в своем составе 39-72 мас.% серебра. Припои используютс дл пайки деталей из меди и ее сплавов, в частности латунных деталей. Они обладают повышенной прочностью и коррозионной стойкостью в соединении, относительно низкой температурой пайки, хорошо смачивают металл и затекают в зазоры. Обеспечиваютс следующие свойства, отраженные в табл.1.Silver-containing solders of the type PSP45, PSP72, known according to GOST 19738-74 and containing 39-72 wt.% Silver, are known. Solders are used to solder parts made from copper and its alloys, in particular brass parts. They have high strength and corrosion resistance in the joint, relatively low soldering temperatures, wet the metal well and flow into the gaps. The following properties are provided, as shown in Table 1.

Недостатком этих припоев вл етс дефицит и высока стоимость серебра, дорога технологи изготовлени припоев, а также пористость зоны па ного шва.The disadvantage of these solders is the deficiency and high cost of silver, the cost of the technology of making solders, as well as the porosity of the soldered zone.

Известен припой ПМФСб-0,15 дл пайки деталей из меди и ее сплавов.Known solder PMPSb-0.15 for soldering parts from copper and its alloys.

Припои имеют состав и свойства, отраженные в табл. 2.Solders have the composition and properties reflected in the table. 2

V|V |

ОABOUT

ON СОON CO

ОABOUT

Дл припо характерна сложна технологи его приготовлени и пайки. В соединении , полученном с указанным припоем также обнаруживаетс пористость, хот ее величина на 10% ниже, чем при использовании серебр ных припоев. Кроме того, остатки флюса используемого при пайке, вызывают разъедание шва, снижа прочностные характеристики.For the solder, the complex technology of its preparation and soldering is characteristic. The compound obtained with this solder also exhibits porosity, although its value is 10% lower than with silver solders. In addition, the remnants of the flux used when soldering, cause the seam to corrode, reducing the strength characteristics.

Известны припои на медной основе. Припой имеет состав, приведенный в табл. 3.Known solders on a copper base. Solder has the composition given in table. 3

Припой наиболее употребительного состава содержит, мас.%:Solder most common composition contains, wt.%:

Никель9,91 Олово 4,00 Фосфор 7,84 Медь 78,25 Основные характеристики припо следующие:Nickel9.91 Tin 4.00 Phosphorus 7.84 Copper 78.25 The main characteristics of the solder are as follows:

Температура - солидус, °С610 Температура - ликвидус, °С 680 Температура пайки, °С - 730-780 СопротивлениеTemperature - solidus, ° С610 Temperature - liquidus, ° С 680 Soldering temperature, ° С - 730-780 Resistance

раст жению, МПа208 Пористость шва, % 10-15 Припой имеет удовлетворительные температурные и прочностные характеристики, самофлюсующийс и может быть использован взамен серебросодержащих припоев дл пайки меди и ее сплавов.stretching, MPa208 Seam porosity,% 10-15 Solder has satisfactory temperature and strength characteristics, self-fluxing and can be used instead of silver-containing solders for brazing copper and its alloys.

Недостаток этого припо - пористость па ного шва из-за широкого интервала твердо-жидкого затвердевани при образовании соединени . Особенно повышена концентраци пор в галтельных участках шва. При этом уменьшаетс прочность соединени , герметичность, вакуумна плотность , что снижает область его применени . Цель изобретени - снижение усадочной пористости па ного шва и упрочнение па ного соединени .The disadvantage of this solder is the porosity of the vapor seam due to the wide range of solid-liquid solidification in the formation of the joint. The concentration of pores in the fillet regions of the seam is especially high. This reduces the strength of the joint, leaktightness, and vacuum density, which reduces its range of application. The purpose of the invention is to reduce the shrinkage porosity of the weld seam and strengthen the joint.

Дл достижени указанной цели в припой , содержащий медь, никель, олово, фосфор , дополнительно ввод т кремний и индий при следующем соотношении компонентов , мас.%:To achieve this goal, silicon and indium are additionally introduced into the solder containing copper, nickel, tin, phosphorus in the following ratio of components, wt.%:

Никель8,0-15,0 Олово 5.0-12,0 Фосфор 5,0-10,0 Индий 0,5-1,5 Кремний 1,0-4,5 Медь Остальное при этом суммарное содержание инди и кремни составл ет 1,5-5,5 мас.%.Nickel8.0-15.0 Tin 5.0-12.0 Phosphorus 5.0-10.0 Indium 0.5-1.5 Silicon 1.0-4.5 Copper The rest of the total content of indium and silicon is 1, 5-5.5 wt.%.

Снижение усадочной пористости и упрочнение па ного соединени достигаетс за счет легировани припо кремнием и индием в указанных пределах.A decrease in shrinkage porosity and hardening of the solder joint is achieved by doping with silicon and indium within the specified limits.

Пористость па ного шва изучалась на микрошлифах, концентрацию усадочных пор оценивали методом радиографического контрол в плоских и галтельных участкахThe porosity of the solder joint was studied on microsections, the concentration of shrinkable pores was estimated by the method of radiographic control in flat and fillet sections.

шва.seam.

Сплав припо выплавл ют в индукционной печи в атмосфере аргона. В тигель ввод т составл ющие, а именно медь, никель, олово, кремний и фосфористую медь. ТигельThe solder alloy is melted in an induction furnace in an argon atmosphere. The components, namely copper, nickel, tin, silicon and phosphorous copper, are introduced into the crucible. Crucible

0 помещают в печь, нагревают до 1080- 1090°С до полного расплавлени всех составл ющих , постепенно снижают температуру расплава до 750-800°С и ввод т индий. После полного растворени ин5 дн расплав охлаждают,0 is placed in an oven, heated to 1080-1090 ° C until all the components are completely melted, the temperature of the melt is gradually reduced to 750-800 ° C, and indium is introduced. After complete dissolution, the melt is cooled,

Предлагаемый припой изготовл ют в виде фольги или ленты и порошка. Ленту толщиной 0,02 0,06 мм получают быстрым охлаждением расплава путем подачи его наThe proposed solder is made in the form of foil or tape and powder. A tape with a thickness of 0.02 0.06 mm is obtained by rapidly cooling the melt by feeding it to

0 охлажденный металлический диск, вращающийс со скоростью 20-40 м/с.0 a cooled metal disk rotating at a speed of 20-40 m / s.

Порошок получают центробежным распылением расплава на диске. Оба процесса обеспечивают наличие в структуре аморф5 ной или микрокристаллической фазы.The powder is obtained by centrifugal spraying of the melt on the disk. Both processes ensure the presence of an amorphous or microcrystalline phase in the structure.

Параллельно изготовлен припой известного сплава. Припой получают в виде лент шириной 10-40 мм и толщиной 0,02-0,06 мм.In parallel, the solder is made of a famous alloy. Solder is obtained in the form of tapes with a width of 10-40 mm and a thickness of 0.02-0.06 mm.

0Дл испытаний на раст жение приготовл ют па ные образцы в соответствии с ГОСТ 23047-78. В качестве основного материала используют листовую медь и латунь Л63, ЛС59 толщиной 1,5 мм. в качестве при5 садки-ленты. Образцы па ют внахлестку, при этом размер нахлестки составл ет 3 мм. Перед пайкой образцы обезжиривают ацетоном и промывают спиртом, подвергают химическому травлению. В качестве флюса0 For the tensile test, brazed samples were prepared in accordance with GOST 23047-78. Sheet copper and brass L63, LS59 with a thickness of 1.5 mm are used as the base material. as pri5 cages tapes. Samples are overlapped, and the overlap size is 3 mm. Before soldering, the samples are degreased with acetone and washed with alcohol, subjected to chemical etching. As a flux

0 используют борную кислоту или флюс Ф209. Припой укладывают так, чтобы он полностью покрывал всю площадь нахлестки. Затем образцы скрепл ют и па ют горелкой с восстановительным пламенем, после чего0 use boric acid or flux Ф209. The solder is laid so that it completely covers the entire overlap area. The samples are then sealed and burned with a reducing flame, after which

5 охлаждают до комнатной температуры и удал ют остатки флюса механически.5 is cooled to room temperature and the flux residues are removed mechanically.

Характеристики соединений, па ных ленточными припо ми известного и предлагаемого на нижнем, среднем и верхнем пре0 делах компонентов, а также выход щих за нижний и верхний пределы, приведены в таблице.The characteristics of the joints, paired with ribbon solders of the known and proposed at the lower, middle and upper limits of the components, as well as those that go beyond the lower and upper limits, are given in the table.

Результаты испытаний соединений, па ных предлагаемым припоем, показали ихThe results of testing compounds that were paired with the proposed solder showed their

5 преимущество по сравнению с известным припоем. Лучшие сочетани свойств припоев получены при добавке кремни в количестве 1,0-4,5. инди 0,5-1,5 мас.%, причем суммарное содержание кремни и инди в количестве 1,5-5,5 мас.%. В этом случае5 advantage in comparison with the known solder. The best combinations of properties of solders are obtained with the addition of silicon in the amount of 1.0-4.5. indium 0.5-1.5 wt.%, with the total content of silicon and indium in the amount of 1.5-5.5 wt.%. In this case

снижаетс температура пайки, возрастает прочность соединени , и наблюдаетс практически полное отсутствие усадочной пористости из-за снижени интервала твердо-жидкого состо ни при затвердевании. Кроме того, припои не коррелируют при длительном хранении.the soldering temperature decreases, the strength of the joint increases, and there is an almost complete absence of shrinkable porosity due to a decrease in the solid-liquid interval during solidification. In addition, solders do not correlate during prolonged storage.

При введении в состав припо кремни и инди в количествах ниже нижнего предела интервал затвердевани увеличиваетс и становитс возможным образование усадочной пористости, при введении указанных добавок выше суммарного верхнего предела па ный шов охрупчиваетс .With the introduction of solder and indie in amounts below the lower limit, the interval of hardening increases and the formation of shrinkage porosity becomes possible, with the introduction of these additives above the total upper limit, the seam becomes embrittled.

Преимуществом припо вл етс то, что он может примен тьс без сложных флюсов. Порошковый припой этого состава не нуждаетс в длительной подготовке.The advantage of soldering is that it can be applied without complex fluxes. Powder solder of this composition does not require long preparation.

Технико-экономические преимущества использовани предлагаемого припо за- ключзютс в возможности использовани первого дл получени надежного дешевого па ного соединени .Technical appraisal and economic advantages of using the offered one mean that the first can be used to obtain a reliable cheap solder connection.

Стоимость соединени , па ного серебр ным припоем,15 руб. стоимость соедине- The cost of the compound, silver solder, is 15 rubles. cost of connection

ни , па ного предлагаемым припоем 3 руб. Экономический эффект на 1 тыс. деталейNor, the soldering of the proposed solder 3 rubles. The economic effect on 1 thousand details

5-3) .103-12000 руб. 5-3) .103-12000 rub.

Технические преимущества использовани припо заключаютс в том, что па ное соединение имеет большую прочность, а па ный шов не имеет пор, что расшир ет область его применени в технике.The technical advantages of using solders are that the solder joint has greater strength, and the solder joint does not have a pore that expands its scope in engineering.

Claims

Solder for brazing of copper and its alloys, containing nickel, tin, phosphorus, characterized in that, in order to reduce shrinkage porosity of the weld and to strengthen the joint, the solder additionally contains silicon and indium in the following ratio of components, wt.% :

Table 1

table 2

Table 3

Note. Solder tests were carried out on samples L63.