×
20.01.2018
218.016.175a

Флюс для пайки алюминия и его сплавов

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано при высокотемпературной пайке конструкций из алюминия и его сплавов повышенной прочности. Флюс для пайки алюминия и его сплавов содержит следующие компоненты, мас.%: хлористый литий 20–30, хлористый натрий 10–12, хлористый калий 30–45, хлористый цинк 3–15, фтористый калий 2–5, фтористый литий 2–5 и по крайней мере один компонент из группы, содержащей фторалюминат цезия, фторид цезия при суммарном содержании 1–10. Соотношение хлористого лития к хлористому калию составляет 2:3, соотношение содержания фтористого лития и фтористого калия составляет 1:1, а суммарное содержание фторидов не превышает 15 мас.%. Паяные конструкции, полученные с использованием флюса, имеют прочность не ниже 300 МПа, высокую коррозионную стойкость, что способствует увеличению срока службы изделий. 2 табл., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при высокотемпературной пайке конструкций из алюминия и его сплавов повышенной прочности.

Известен флюс для пайки конструкционных узлов из алюминия и его сплавов на основе хлористых солей, марки 34А (ТУ48-4-229-77, ОСТ 4ГО.033.200), аналог. Химический состав флюса (масс. %):

Калий хлористый 44÷56
Литий хлористый 29÷35
Цинк хлористый 6÷10
Натрий фтористый 9÷11

Недостатком данного флюса является низкая коррозионная стойкость паяных соединений.

Известен флюс для пайки алюминия и его сплавов марки 124 (Справочник по пайке / под ред. Л.Е. Петрунина. М., «Машиностроение-1», 2003 г., стр. 108), выбранный в качестве прототипа. Химический состав данного флюса (масс. %):

Калий хлористый 41
Литий хлористый 23
Цинк хлористый 3
Натрий хлористый 22
Натрий фтористый 6

Недостатками данного флюса является низкая технологичность при пайке и низкая коррозионная стойкость паяных конструкций.

Задачей изобретения является создание флюса для пайки алюминиевых сплавов с повышенным уровнем прочностных свойств для использования в высоконагруженных паяных конструкциях, а также расширение номенклатуры применяемых паяных конструкций.

Техническими результатами являются повышение прочности (не ниже 300 МПа) паяных конструкций, обеспечение удовлетворительной коррозионной стойкости и увеличение срока службы изделий.

Указанные технические результаты достигаются тем, что флюс для пайки алюминия и его сплавов, содержащий хлористый литий, хлористый натрий, хлористый калий, хлористый цинк, фтористый калий, фтористый литий, по крайней мере, один компонент из группы, содержащей фторалюминат цезия, фторид цезия при следующем содержании компонентов масс. %:

Хлористый литий 20÷30
Хлористый натрий 10÷12
Хлористый калий 30÷45
Хлористый цинк 3÷15
Фтористый литий 2÷5
Фтористый калий 2÷5,

по крайней мере один элемент из группы, содержащей фторалюминат цезия, фторид цезия при суммарном содержании 1÷10, причем соотношение хлористого лития к хлористому калию должно быть 2:3, соотношение содержания фтористого лития и фтористого калия должно быть 1:1, а суммарное содержание фторидов не должно превышать 15 масс. %.

При пайке алюминиевых сплавов среди основных проблем можно выделить высокую химическую активность алюминия, проявляющуюся в интенсивном взаимодействии с окружающей атмосферой, а также наличие на поверхности сплошной и стойкой оксидной пленки, температура плавления которой около 2050°C.

Основой предлагаемого флюса для пайки алюминия и его сплавов является легкоплавкая эвтектика LiCl-KCl (температура плавления 352°C), которая обладает наибольшей растекаемостью по поверхности алюминия. Расплавляясь и равномерно покрывая поверхность паяемого изделия, данная эвтектика защищает от взаимодействия с окружающей средой и окисления алюминиевой основы. Для обеспечения хорошей жидкотекучести флюса (достаточного количества расплавленного флюса для покрытия области соединения) при температуре пайки содержание хлористого лития должно составлять 20÷30 масс. %, а хлористого калия - 30÷45 масс. %. При большем содержании данных соединений во флюсе уменьшается количество активных компонентов, разрушающих оксидную пленку, и снижаются технологические свойства флюса при пайке. При меньшем содержании данных компонентов количества жидкой фазы может оказаться недостаточным для обеспечения хорошей растекаемости флюса в процессе пайки. Кроме того, для обеспечения наилучших технологических свойств отношение содержания LiCl к KCl должно составлять 2 к 3. Данное соотношение обеспечивает наиболее полный переход этих компонентов в жидкую эвтектическую фазу. При увеличении содержания какого-либо из этих компонентов происходит формирование его излишка, который может вступать во взаимодействие с другими компонентами флюса и увеличивать температурный интервал его активности, что ухудшает технологические свойства флюса.

Введение в состав флюса добавок NaCl позволяет понизить температуру плавления эвтектики LiCl-KCl при сохранении технологических свойств флюса. Для получения легкоплавкой эвтектики содержание хлористого натрия в составе флюса должно составлять 10÷12 масс. %. При большем или меньшем содержании фазовый состав тройной системы становится отличным от эвтектического, что приводит к увеличению температуры плавления флюса.

Добавка хлористого цинка ZnCl2 способствует разрушению оксидной пленки за счет взаимодействия с алюминиевой основой по следующей химической реакции

2Al+3ZnCl2=2AlCl3+3Zn.

Образовавшийся хлористый алюминий при температуре выше 182°C переходит в газообразное состояние и, испаряясь, «надрывает» сплошную оксидную пленку на алюминии, а цинк осаждается на поверхности алюминия и образует жидкую фазу, улучшающую смачиваемость припоем основного материала. Разрушенные остатки оксидной пленки либо уносятся жидким флюсом, либо растворяются во фторидных соединениях.

Увеличение хлористого цинка во флюсе более 15 масс. % нежелательно, поскольку за счет интенсивного растворения алюминия возможна большая эрозия поверхности паяемого материала, а также происходит снижение коррозионной стойкости паяных соединений за счет осаждения в паяном шве большого количества цинка.

Для удаления оксидной пленки на алюминии и его сплавах в процессе пайки наиболее широко используются фториды, которые являются активными компонентами, и в литературе отмечается их способность растворять оксиды алюминия (Никитинский A.M. «Пайка алюминия и его сплавов». М., Машиностроение, 1983 г., стр. 48).

Добавки лития фтористого и калия фтористого в предлагаемом составе флюса позволяют более полно удалять остатки оксидной пленки из зоны пайки, что приводит к улучшению технологических свойств припоя. Оптимальное соотношение содержания фтористого лития и фтористого калия во флюсе должно быть 1:1. Это связано с тем, что данные компоненты обладают достаточно высокой температурой плавления, и при увеличении доли любого из них происходит увеличение температуры начала активности флюса, а также ухудшение его технологических свойств при пайке. При содержании в заданной пропорции данные компоненты образуют легкоплавкую эвтектику, характерную для данной двойной системы.

Добавки фторалюмината цезия (CsAlF4) или фторида цезия (CsF) служат для обеспечения возможности пайки сплавов типа авиалей, содержащих в своем составе магний. Магний, диффундируя с поверхности паяемого материала при пайке, вступает во взаимодействие с фторидами, входящими в состав флюса с образованием фторидов магния (например, MgF2, KMgF3, K2MgF4). Фториды, содержащие магний, как правило, обладают достаточно высокой температурой плавления, поэтому их появление препятствует растеканию припоя в процессе пайки и формированию качественного паяного шва. Наличие в составе флюса фторидов, содержащих цезий, позволяет связывать магний в соединения типа CsMgF3, Cs4Mg3F10, которые обладают низкой температурой плавления, находятся в жидком состоянии в процессе пайки и удаляются вместе с основой флюса из области пайки. Наличие во флюсе фторидов, содержащих цезий, более 10 масс. % нецелесообразно, поскольку они обладают высокой температурой плавления и могут увеличивать начало температурного интервала активности флюса. При содержании во флюсе данных фторидов менее 1 масс. % не позволяет исключить формирование высокотемпературных фторидов, содержащих магний.

Суммарное содержание фторидов в предлагаемом флюсе должно быть ограничено 15 масс. %, поскольку при большем содержании также происходит увеличение температурного интервала активности флюса. В результате при пайке становится невозможно использовать конструкционные алюминиевые сплавы и припои с пониженной температурой плавления, которые обычно рассчитаны на проведение процесса пайки при температурах ниже 560÷570°C.

Пример

Для опытной пайки были получены флюсы, составы которых представлены в табл. 1. Состав флюсов контролировался по содержанию исходных компонентов до их смешивания.

Для проведения исследований был также получен флюс, соответствующий составу флюса марки 124 (флюс - прототип).

Исследования по возможности пайки с использованием предлагаемых флюсов проводились на плоских образцах из сплава ТПС-2 (системы Al-Mg-Si-Cu, ТУ1813-011-02066500-2013) толщиной 3 мм. Пайка 7 плоских образцов для каждого из рассматриваемых составов флюса проводилась внахлест в воздушной печи припоем Ал12Г при температуре пайки 560°C, время выдержки - 10 мин.

После пайки образцы отмывались от остатков флюса в ультразвуковой ванне при температуре 40°C, с последующей промывкой в холодной проточной воде.

Из 7 образцов, спаянных с помощью рассматриваемых флюсов, произвольно отбирались 5 на проведение механических испытаний, которые проводились на стандартизованной разрывной машине Instron. Результаты проведенных испытаний представлены в табл. 2.

Для проведения дальнейших металлографических исследований и коррозионных испытаний было выделено по одному из образцов, полученных с использованием рассматриваемых флюсов.

Металлографические исследования проводились на микроскопе типа Olympus GX51. В результате проведенных исследований было установлено, что паяный шов на всех полученных образцах плотный, галтели плавные и ровные, что свидетельствует о качественном формировании паяного соединения при использовании всех рассматриваемых флюсов. Вместе с этим, на образцах, паяных с использованием флюса-прототипа, имеются небольшие темные включения, характерные для остатков оксидной пленки.

Исследования коррозионной стойкости паяных соединений, полученных с использованием рассматриваемых флюсов, проводились по ускоренной методике в парах соляного тумана. Образцы разрезали на две части вдоль и погружали в эксикатор на время проведения исследований. После выдержки заданного времени образцы извлекались из эксикатора, отмывались в проточной воде, и их поверхность исследовалась металлографическими методами. В результате проведенных исследований было установлено, что на образцах, полученных с использованием предлагаемых флюсов, не наблюдается следов коррозионных поражений. На образце, полученном с использованием флюса-прототипа, по границам зерен наблюдается появление очагов коррозии. Таким образом, результаты испытаний показали удовлетворительную коррозионную стойкость паяных соединений, полученных с использованием предлагаемых флюсов.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 12.
27.05.2015
№216.013.4eeb

Сплав на основе алюминия для паяных конструкций

Изобретение относится к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для применения в паяных конструкциях. Сплав содержит, мас.%: марганец 0,3-1,2, кремний 0,35-1,5, магний 0,4-1,4, медь 0,3-4,8, железо - 0,05-0,7, бериллий 0,0001-0,1, хром, титан, цирконий, ванадий - 0,1-1,0...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551721
Дата охранного документа: 27.05.2015
20.12.2015
№216.013.9bef

Высокопрочный литейный свариваемый алюминиевый сплав

Изобретение относится к области металлургии и, в частности, к составу высокопрочных литейных алюминиевых сплавов, которые можно использовать для получения сварных конструкций. Высокопрочный литейный свариваемый алюминиевый сплав содержит, мас.%: кремний от 1,0 до 4,0, магний от 1,7 до 8,0,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571544
Дата охранного документа: 20.12.2015
10.04.2016
№216.015.308a

Способ пайки

Изобретение может быть использовано при высокотемпературной пайке изделий из алюминия и его сплавов, например плоских термоплат. Сборку деталей под пайку производят через металлическую проставку, имеющую предел прочности, больший или равный пределу прочности материала паяемых деталей. На обе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580255
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.05.2016
№216.015.3ebd

Припой для пайки алюминия и его сплавов

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний 8-13, медь 0,1-10, германий 1,5-8, железо 0,5-3, хром 0,1-2,1, марганец 0,5-3, кобальт 0,001-0,8, молибден 0,001-0,8, стронций...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002584357
Дата охранного документа: 20.05.2016
27.05.2016
№216.015.4439

Припой для пайки алюминия и его сплавов

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: кремний 5-13, медь 4-7, цинк 4-7, никель 0,5-3, марганец 0,3-3, железо 0,3-3, по меньшей мере один элемент из группы, включающей стронций...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585598
Дата охранного документа: 27.05.2016
13.01.2017
№217.015.708a

Припой для пайки алюминия и его сплавов

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний 5-13, медь 1-13,5, цинк 2-10, никель 0,5-4,5, олово 0,1-0,3, по меньшей мере один элемент из группы, включающей стронций 0,001-0,2,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596535
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.919e

Фотоэлектрический преобразователь

Изобретение относится к электронной технике, а именно к фотоэлектрическим преобразователям солнечной энергии. Фотоэлектрический преобразователь на основе изотипной варизонной гетероструктуры из полупроводниковых соединений A3B5 и/или A2B6 содержит полупроводниковую подложку и изотипный с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605839
Дата охранного документа: 27.12.2016
26.08.2017
№217.015.d517

Припой для пайки алюминия и его сплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении высоконагруженных паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой для пайки алюминия и его сплавов содержит следующие компоненты, мас.%: кремний 6,0÷10,0; германий 7,0÷20,0; стронций 0,005÷0,2; натрий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622477
Дата охранного документа: 15.06.2017
26.08.2017
№217.015.d835

Способ изготовления ограничительного модуля на встречно-включенных p-i-n структурах

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано при создании твердотельных ограничительных модулей для применения в гибридно-интегральных защитных и стабилизирующих СВЧ-устройствах пассивного типа. Способ изготовления ограничительного модуля на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622491
Дата охранного документа: 15.06.2017
26.08.2017
№217.015.e638

Спутниковый акселерометр

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерительным преобразователям линейного ускорения, а также к области космической техники. Спутниковый акселерометр маятникового типа содержит корпус, маятник с инерционной массой, торсионный подвес, датчик перемещений,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627014
Дата охранного документа: 02.08.2017
Показаны записи 1-10 из 18.
27.05.2015
№216.013.4eeb

Сплав на основе алюминия для паяных конструкций

Изобретение относится к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для применения в паяных конструкциях. Сплав содержит, мас.%: марганец 0,3-1,2, кремний 0,35-1,5, магний 0,4-1,4, медь 0,3-4,8, железо - 0,05-0,7, бериллий 0,0001-0,1, хром, титан, цирконий, ванадий - 0,1-1,0...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551721
Дата охранного документа: 27.05.2015
20.12.2015
№216.013.9bef

Высокопрочный литейный свариваемый алюминиевый сплав

Изобретение относится к области металлургии и, в частности, к составу высокопрочных литейных алюминиевых сплавов, которые можно использовать для получения сварных конструкций. Высокопрочный литейный свариваемый алюминиевый сплав содержит, мас.%: кремний от 1,0 до 4,0, магний от 1,7 до 8,0,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571544
Дата охранного документа: 20.12.2015
10.04.2016
№216.015.308a

Способ пайки

Изобретение может быть использовано при высокотемпературной пайке изделий из алюминия и его сплавов, например плоских термоплат. Сборку деталей под пайку производят через металлическую проставку, имеющую предел прочности, больший или равный пределу прочности материала паяемых деталей. На обе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580255
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.05.2016
№216.015.3ebd

Припой для пайки алюминия и его сплавов

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний 8-13, медь 0,1-10, германий 1,5-8, железо 0,5-3, хром 0,1-2,1, марганец 0,5-3, кобальт 0,001-0,8, молибден 0,001-0,8, стронций...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002584357
Дата охранного документа: 20.05.2016
27.05.2016
№216.015.4439

Припой для пайки алюминия и его сплавов

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: кремний 5-13, медь 4-7, цинк 4-7, никель 0,5-3, марганец 0,3-3, железо 0,3-3, по меньшей мере один элемент из группы, включающей стронций...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585598
Дата охранного документа: 27.05.2016
13.01.2017
№217.015.708a

Припой для пайки алюминия и его сплавов

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний 5-13, медь 1-13,5, цинк 2-10, никель 0,5-4,5, олово 0,1-0,3, по меньшей мере один элемент из группы, включающей стронций 0,001-0,2,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596535
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.919e

Фотоэлектрический преобразователь

Изобретение относится к электронной технике, а именно к фотоэлектрическим преобразователям солнечной энергии. Фотоэлектрический преобразователь на основе изотипной варизонной гетероструктуры из полупроводниковых соединений A3B5 и/или A2B6 содержит полупроводниковую подложку и изотипный с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605839
Дата охранного документа: 27.12.2016
26.08.2017
№217.015.d517

Припой для пайки алюминия и его сплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении высоконагруженных паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой для пайки алюминия и его сплавов содержит следующие компоненты, мас.%: кремний 6,0÷10,0; германий 7,0÷20,0; стронций 0,005÷0,2; натрий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622477
Дата охранного документа: 15.06.2017
26.08.2017
№217.015.d835

Способ изготовления ограничительного модуля на встречно-включенных p-i-n структурах

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано при создании твердотельных ограничительных модулей для применения в гибридно-интегральных защитных и стабилизирующих СВЧ-устройствах пассивного типа. Способ изготовления ограничительного модуля на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622491
Дата охранного документа: 15.06.2017
26.08.2017
№217.015.e638

Спутниковый акселерометр

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерительным преобразователям линейного ускорения, а также к области космической техники. Спутниковый акселерометр маятникового типа содержит корпус, маятник с инерционной массой, торсионный подвес, датчик перемещений,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627014
Дата охранного документа: 02.08.2017
+ добавить свой РИД