SU921739A1 - Способ получени ленты припо непрерывным литьем - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕНТЫ ПРИПОЯ НЕПРЕРЫВНЫМ ЛИТЬЕМ

I

Изобретение относитс .к пайке,-в частности к метоаам изготовлени  ленты, проволоки, прутков припоев, примен емых дл  спаивани  металлических деталей.

Дл  предварительной укладки припо  перед пайкой У зазора или в зазор спаиваемых деталей наиболее удобными  вл ютс  готовые припои в виде ленты, фольги . Листа, проволоки и штампованных из листа фасонных заготовок. Межоу.тем, большинство средне- и высокоплавких готовых промышленных припоев на основе двойных тройных и четверных эвтектик ЯВЛ5ПОТСЯ в литом состо нии хрупкими или малопластичными, что делает невозможным получение из них ленты, листа и проволоки традиционными методами обработки давтенйем. К таким припо м относ тс , например, среднеплавкие готовые припои на основе алюмини  с добавками меди, железа, цинка, кремни , Германи , марганца, на основе,серебра с добавками мейи, цинка и кадми , мецнофосфористые и медно-цинковые припои.

средне-И высокоплавкие готовые припои на основе никел  с добавками хрома, кремни , бора, фосфора, марганца, на основе паллади  с добавками титана, эома, ниоби , бора, кремни , марганца, высокоплавкие готовые припои на основе железа с добавками хрома, фосфора, бора и кремни , на основе титана с добавками никел , меди, циркони  и кобальта и мно .гие другие.

to

Известен способ изготовлени  хрупких и малопластичных припоев в виде многослойной ленты, составле1шой из пластичных и непластишых компонентов припо . При сборке такой многослойной

15 1КНТЫ менее пластичные компоненты припо  размещаютс  между ленточными про- кладками из более пластичных компонен- тсе, Прк гор чей прокатке наружные выступающие кра  пластичных лент-сварива20 ютс , образу  герметичный многослойный пакет, что предотвращает выдавливание наружу расположенной внутри хрупкой составл ющей припо  ll. 392 Изврстон также способ получени  пенты ипи фол1:.ги из составл ющих хрупкого припо , который заключаетс  в том, что на пластичную ленту оцного из ком- понентов припо  наноситс  равномерным слоем смесь порошков остальных компонентов припо , смешанных со св аКойЛа- тем произвоаитс  cyuiKa ленты, прокатка с обжатием на 33% и сглаживание Прокатка ао толщины 0,1 мм производитс  в несколько этапов при нагреве в восстановительной атмосфере 12, Нецоста ками этих мегоцов  вл югс  многоэгапность технологического процесса (получение ленты из пластичного компонеитв припо , получение порошков из нрупких компонентов припо , сборка и сушка пакета, спекание, многоступенчата  прокатка с использованием промежуточны отжиУов), недостаточно высока  П1|астичность получаемых лент, невозможность получени  лент тоньше О,1-О,3 мм, ограниченна  область применени  цанных ме тоаов (только незначительна  часть мало пластичных и хрупких готовых промышлен ных припоев могут быть получены в вице относительно пластичной ленты). Ивестны способы получени  ленты, листов и прсеолски из различных М€ таллов и сплавов, в том числе и припоев,, путем затверцевани  расплава на холоцных поверхност х , перемещающихс  в контакте с расплавом Дл  получени  ленты припо  его расплав разливали через регулирующ по насацку на наружную поверхность вращающегос  воцоохлажааемого цилиндра з. В известном способе процесс получени  лвнты припо  ведетс  таким образом что перегрев расплава над температурой ликвидус к моменту слива не превышает 1О-2О%, а соотношение между площадками поперечного сечени  струи и ленты находитс  в пределах 1О-5О. В результате получают ленты относительно боль шой толщины (0,3-20 мм), которые при необходимости докатьтают в холодную до меньшей толщины с применением р да пр межуточных отжигов. При таких режимах процесса недостаточно интенсивно го теплоотвода от расплава к холодильнику скорость охлаждени  расплава не превышает 10-1О град/с и в остыва ющем расплаве успевают произойти процессы кристаллизации. Получаемые лвнты имеют мелкозернистую кристаллическую ..структуру, их фазовый состав идентичен фазовому составу магериатш в литом со сто нии. По физико-механическим свойст ам мелкокристаллические пэнты, в осовном , аналогичны лентам, получаемым рокаткой твердого материала и, в частости , не обладают рациально бо;юе выокой пластичностью. Некоторое повышеие пласти пюсти может быть достигнуто ишь дл  ограниченного числа малоплас- ичных в литом состо нии припоев за счет величени  степени дисперсности и измеени  геометрического расположени  и коичественного соотношени  присутствуюих в сплаве кристаллических фаз. Вмесе с тем большинство хрупких готовых ромышле1шых припоев вообще не могут ыть получены в виде кристаллической /киты из-за ее растрескиватш  и разрушени . Цель изобретени  - получение пластичной структуры хрупких и малопластичных средне- и вьгсокоплавких припоев. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе получени  ленты припо  непрерывным литьем, включающем получение расплава припо  с последующим непрерывным литьем на холодную поверхность вращени , расплав перед литьем, подвергают перегреву на 40-6О% выше температуры пиквис Сс а литье ведут струей, отношение плацади поперечного сечени  Которой к плсщаци поперечного сечени  ленты составл ет (1ОО-15О):1, Материал припо  расплавл ют в вакууме или в атмосфере инертного газа (аргон , гелий) и расплав перегревают на 4О-6О% выше температуры ликвидус, использу  дл  этого любой источник нагре ва (индукционный, дуговой, плазменный, электронный и т.п.). Перегрев расплава производ т с целью увеличени  жидкотекучести расплава и его способности к растеканию гонким слоем на холодной ме- таллической поверхности, с целью растворени  или дезактивации возможно присутствующих в расплаве мелкодисперсных труднорастворимых примесей, а также с целью получени  изотропного расплава со статически плотной упаковкой атомов без направленных св зей между ними. Нижний предел стегени перегрева рас-  лава над температурой ликвидус (4О%) обусловлен тем, что при меньших степен х перегрева не достигаетс  изотропного состо ни  расплава с пониженной склонностью к кристаллизации в услови х сверхбыстрого охлаждени . Кроме того , расплав, перегретый менее, чем на 4О% вьп-ue температуры ликвидус, характеризуетс  недостаточной хорощей жид- котекучес1-ью и растекаемостью.

прецел степени перегрева расплава над гемперагурой ликвидус (60%) обусловлен гем, чго перегрев расплава свыше этого преаела 5шл егс  неце;юсообразным из-эа повышенного

расхода электроэнергии, уменьшени  срок службы деталей установки, контактирующих с расплавом, и возможного уменьшени  скорости охлаждегш  расплава вследствие локального разогрева поверхности врашени .

Через разливочную воронку, изготовленную из огнеупсрного материала с высокой химической СТОЙКОСТЬЮ по отношению к расплаву (графит, стабилизированна  окись 1л ркони , окись тори , нитрид бора и т.д.), перегретый расплав подают на наружную поверхность вращающегос  с регулируемой скоростью массивного медного цилиндра диаметром 10О-ЗОО М в виде широкой плоской струи или нескольких равномерно расположенных в одной плоскости параллельных круглых струй, которые при контакте с поверхностью вращени  сливаютс  в одну широкую плоскую струю. Ось вращени  цилиндра располагают по линии пересечени  горизонтальной плоскости с плоскостью струи расплава. Скорость посчуплени  расплава на поверх .носгь цилиндра регулируют величиной гид ростагаческого давлени  столба расплава в воронке (зависит от высоты столба) или величиной избыточного давлени  инертного rasa над зеркалом расплава. Тол шину и шир1шу струи задают установленными соответствующих размеров выходных отверстий в различной воронке. Дл  уменьшени  возможного изменени  размеров струи на пути движени  расплава от воронки к поверхности врашени  слив ведут короткой (5-2Омм) струей. Во избежание подстуживани  расплава в воронке , последнюю делают, по возможности , тонкостенной и подогревают ао температуры , близкой к температуре распла- ва. Под дейстнгем центробежной силы застывший расплав припо  непрерьюно сходит с цилиндра по направ;юнию касательной к его поверхности в вице плоской ленты, ширина которой соответствует ширине струи расплава, а толщина зависит ог условий вецени  процесса.

Получение ленты припо  предлагаемым способом относитс  к многофакторным технологическим процессам с коррел ци-онной зависимостью между внеошими факторами и параметром оптимизации. Внешними факторами, воздействующими на процесс ,  вл ютс :

Vi - окружна  скорость вращени  ц№линдрп; Yj - скорость поступлени  расплава

на поверхность цилиндра Vi, - толщина струи pacплaвaJ (J. - ширина cTpyit pacплaвaJ Тр -температура расплава; т - температура поверхности цилиндра;А - теплопр оводносгь материала цилиндра;

Н - состо ние поверхности цилиндра В качестве парамеаров оптимизации берут отношение площади поперечного сечени  струи расплава 5( к площади поперечного сечени  получаемой ленты S , котфое легко может быть измерено непосредственно .

Дл  получени  пластичной ленты припо  процесс ведут таким образом, чтобы отношение S( ; д находилось в пределах (100-15О):1 при следующих уровн х варьировани  внешними факторами: р 10- -6О - ;

D2,0,5-5 м/с; Ь-1-5 мм: Тр 14О-il6O% от температуры ликвидзгс припо ; -18О- } ширина струи не лимитируетс . В качестве материала цилиндра берут материал с наиболее высокой теплопроводностью (например, медь), поверхность цилиндра должна быть свободна от окисных пленок и полирована до 10-12 класса точности.

При указанном пределе отношени  площади поперечного сечени  струи к площади поперечного сечени  ленты, благодар  интенсивному теплоотводу от расплава и, цилиндру, достигаютс  скорости охлажде .ни  расплава пор дка 10 -lO град/с. Сверхбыстрое охлаждение перегретого изотропного расплава приводит к частичному или полному подавлению процессов кристаллизации и формированию особого структурного состо ни  припо , характеризующегос  отсутствием дальнего пор дка в относительном расположении атомов. Получаютс  ленты с аморфшп или аморфно-кристаллической структурой, фи- 3itKо-механические свойства которых значительно отличаютс  от свойств тех же самых припоев в кристаллическом состо нии . Вследствие принципиального изменени  механизма пластической деформации аморфные и аморфно-кристаллические ленты припоев обладают существенно более .высокой пластичностью, прочностью к .сопротивлением трещинообразованию, чем их кристаллические аналоги. Нижний прецел отношени  Sj S j. рашгый 100, обусловлен гем, что при от- ношешга -j . Sa 100 расплав засгы- йает в вигде относительно толстой ленг-н (свьгше 5О--6О мкм). В скпу того, €го тегглопровооносгь в застывающем расплаве имеет ограниченную величину, не обеспечивает-с  достаточно интенсивный теп оогвоц от расплава к MeaHONfy шлиицру и не достигаетс  cKqDocTb охлажден  , необходима  дл  подавлени  гтроцессов кристаллизации. При St г . ШО структура затвердевшегоприпо  осгаетс  кристаллической, его физико-ме ллнические свойства сохран ютс  на уров не литьгк массивных образцов , Верхний предел отношени  f рйшый 150-, об -словлен ограничител ми . :.о орьк накпааывйют на минимально возКлОШ5у1ю 5огйцииу получаемой ленты величины JKHOKoteKyHGCTHj в зкости, растекаемсюти и псйверхностного нат же:ни  расплавов реальных промыш/кнных припоев . При отношении S, ; ISCi прак- щчески невозможно получить качественн;до леигу достаточной длины из-за по в- ле1-зи  Б ней многошюленных дефектов в :еиае разрьшов, нарушений сплошно ати и Соотношение между внешними фак/гора--- JQ

.«и процесса, которое 1обес ючиваег полу чение отношени  S, . 5 в пределах (lOO-lSO), зависит ог физических свойств расплава при температуре слива н дл  каждого конкретного припо  подбираетс  айспериментально методом адаптационной оптимизации. Наиболее сильное .вли ние на соотношение площадей поперечного сечени  струи и ленты оказываюг {Жружна  скорость вращени  диска

Uj и скорость движени  металла в струе Рг, . Причем эти факторы  1зл ютс  взаимодействующими, т.е. эффект воз- дййсгвй  каждого из них зависит от ур«жHKf на котором находитс  второй. В об- 45 щеад случае, увеличение или уменьшение 0

высокой пластичностью. Технологические пробы на перегиб и загиб, проведенные соглЕЮНО требовани м СХ7Г 1688 и ОСТ 1683, показали, что все ленты выдерживаюг от 1О до 6О перегибов при радиусе зажимающих ленту губок 2 мм, а также загиб до параллельности сторон вокруг оправки диаметром 1 мм.

Ленты припоев, полученные предлагаемым способом, наиболее целесообразно примен ть дл  пайки соединений тешскопического типа, т.е. высока  пластичность JBHT позвол ет производить их укладку в кольцевые зазоры или навивать на цилгад98 одного из указанных факторов требует соответствующего увеличени  или уменьшени  оругого. Остальные внешние факторы при указанных уровн х варьировани  оказывают относительно слабое воздействие на процесс. Предлагаемый способ был опробован на р де средне- и высокоплавких готовых промыш;Енных припоев. Которые в литом массивном состо нии  вл ютс : хрупкими ил  обладают незначительной пластичносгью . Марки припоев, их химический..состав, услови  ведени  процесса, при которых отношение Si S находитс  в пределах ( 100-150) :1, и размеры получаемой ленты представлены в таблице. Точность-ре ГУ шровани  внешних, факторов составила Pf - ±5% Р, 20%; hit 10%; li ± 10%; Тр + 5%. Были получены бездефектные ленты припоев ТОЛЩИНОЙ от 0,О 1 до О,05 мм, шириной от 10 до 30 мм, длиной до Ш м, ленты большей шюны и ширины не позвол ли ограниченные размеры устансжки. Все полученные ленты припоев имели аморфную или eMop(|aioкристаллическую структуру и облада/и рические детали практически сколь угодно малого диаметра.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ получения ленты припоя непре— 45 рывным литьем, включающий получение расплава припоя с'последующим непрерывным литьем его на холодную поверхность вращающегося кристаллизатора, о г л и— ч а ю щ и йся тем, что, с целью поду- 50 пени я пластичной структуры хрупких и малой ластичных средне- и высокоплавких припоев, расплав перец литьем подвергают перегреву на 40-60% выше температуры ликвидус, а детье ведут струей, от- 55 ношение площади поперечного сечения коВНИИПИ Заказ 2448/14 торой к площади поперечного сечения ленты составляет (100-150):1.