Какие припои применяют для пайки малоуглеродистых сталей

10

Пайка алюминиевых сплавов твердыми припоями

Пайка, как технология создания неразъёмных соединений металлических изделий имеет древнюю историю. И сегодня, несмотря на лидирующую позицию сварочных процессов, пайка стали, алюминия, меди, и многих других металлов и сплавов продолжает успешно применяться в различных отраслях техники.

Процесс пайки разных по составу металлических сплавов имеет свои особенности. Это связано с различной температурой плавления и химическим составом сплавов. К некоторым маркам стали пайка не применяется.

Сущность паяльной технологии

Пайкой называют соединение металлических деталей с помощью припоя, являющегося более легкоплавким металлом, который, будучи расплавленным, смачивает соединяемые поверхности.

Таким образом, процесс паяния связан с нагреванием и протекает при температуре, превышающей точку плавления припоя, но не достигающей температуры плавления соединяемого металла.

В процессе пайки соединяемые детали основного металла не изменяют форму, поскольку сами не подвергаются плавлению.

Прочность создаваемого соединения определяется механическими свойствами, которыми обладает припой для пайки. Когда стальные детали припаивают друг к другу, соединение всегда уступает по прочности основному материалу.

Главным препятствием для создания паяных соединений является окисел, образующийся на поверхности любого металла. Слой окисла не позволяет расплавленному припою равномерно смочить поверхность детали, поэтому металл должен предварительно зачищаться.

Для защиты поверхностей от окисления в процессе спаивания, применяются специальные вещества – флюсы. Для соединения разных материалов используются различные флюсы. Например, для того, чтобы спаять нержавейку, применяют буру. Флюсами для стали могут служить канифоль, паяльная кислота.

Основным процессом, сопровождающим создание паяного соединения, является нагрев заготовок. В зависимости от массы спаиваемых деталей и вида применяемого припоя, нагрев может осуществляться следующими способами:

• паяльником;
• газовой горелкой;
• высокочастотным индуктором;
• в специальных печах.

Например, проволоку небольшого диаметра можно легко прогреть обычным паяльником, при пайке стальных труб понадобится газовая горелка, а массивную заготовку придётся помещать в печь.

Пайка твёрдым припоем

Информация о бессеребряных припоях для пайки нержавеющей стали
Припой П-81 (диам. 2 мм)

Состав: Медь 52-54%, Фосфор 6-7%, Никель 6-7%, Цинк – 32-36%.

Соединяемые материалы: медь, серебро, никель и их сплавы (в т.ч. латунь), стали (в т.ч. нержавеющая), чугун, твердые сплавы и их сочетания и др. Пайка с использованием флюса.

Температура плавления 630-660 град.С, температура пайки 680-700 град.С.

Свойства: предел прочности на срез по стали 170 МПа; область разрушения телескопического соединения медь-сталь – по меди. Обеспечивает высокую герметичность паяных конструкций под давлением до 16 атм., обеспечивает высокую надежность работы фреоновых систем, высокое качество при ремонте твердосплавного инструмента. Наиболее эффективен взамен высокосеребряных припоев ПСр25, ПСр29.5, ПСр40, ПСр45.

Рекомендуемые флюсы: ФК-250, ФК-235, ПВ-209.

Припой П-21 (ЛОК-57)

Состав: Медь 55-57%, Олово 6,7-7,3%, Никель 0,7-1,4%, Цинк – 34-38%.

Соединяемые материалы: стали, медь и ее сплавы, никель и его сплавы и их сочетания.

Температура плавления 800-830 град.С, температура пайки 850-890 град.С.

Свойства: предел прочности на разрыв по стали 240-260 МПа; область разрушения телескопического соединения – паяемый материал. Применяется для пайки стальных тонкостенных изделий, пайки штуцеров компрессоров и других конструкций с повышенными требованиями по прочности.

Рекомендуемые флюсы: ФК-250.

Технология пайки нержавеющей стали простым оловом, была освоена мной почти сразу. Работа по этому, проверенному методу затруднений не вызывала. Прочность изделий и качество работы, на тот момент, вполне удовлетворяли мои скромные потребности. Несмотря на имеющийся опыт, я долго не решался приступить к работе с твердыми припоями. Долго колебался в выборе – вложить средства в оборудование и материалы или обратиться к специалистам по аргонно-дуговой сварке. Дух авантюризма и желание не зависеть от других людей склонили мой выбор в сторону вложения средств в «неизвестность». Результатом этой «авантюры» стала полная независимость от дорогостоящих аргонщиков, и получение изделий приличного качества.

В московской – https://cold24.ru/ было приобретено:

– Газовая горелка BZ8250HT «BERNZOMATIC» мощностью – 2.713Вт. – Баллон MAPP GAS FAT BOY. – Флюс для высокотемпературной пайки BrazeTec тип “h” (100г) (флюс BrazeTec spezial h специально предназначен для нержавеющей стали, на тот момент его не было в наличии). – Офлюсованный припой Braze Tec CoMet 4076U содержанием серебра 40% без кадмия.

Изучая неведомый доселе метод, наткнулся на очень полезную статью, размещённую на сайте «Tool-Land.ru» которая помогла разобраться в некоторых нюансах и вселила уверенность в положительном результате.

Этот метод можно применить в условиях городской квартиры.

Я паял на кухне, на газовой плите под вытяжкой. Довольно удобно.

Поверхности тщательно обезжирить. За тем, при помощи водостойкой шкурки средней зернистости P-600 или P-1000 и воды, качественно зачистить места пайки для удаления окисленного слоя.

Насухо убрать влагу чистой сухой салфеткой. Перед использованием флюса его необходимо тщательно перемешать. Нанести высокотемпературный флюс на место будущего соединения.

Далее, начинаем прогревать место пайки. При попадании пламени на флюс и разогреве поверхности он вспенивается и высыхает. При дальнейшем нагревании порошок плавиться, и затекает в зазоры сопрягаемых деталей.

Важно! Не следует вносить припой до того как расплавиться флюс.

Если пруток без обмазки (мне показалось, что так даже удобнее) перед внесением в пламя, погружаем его в баночку с флюсом.

Если пруток офлюсован, тогда внося его в пламя, касаемся обмазкой разогретых деталей. Он мгновенно плавиться, получается дополнительное «офлюсовывание».

Когда поверхности разогреты до светло-вишневого цвета, приступаем к внесению припоя. Разогретым припоем касаемся места пайки. При правильном прогреве детали и стержня припоя, он быстро плавиться от прикосновения к разогретой поверхности и затекая встык, образует прочное соединение.

Низколегированной

Низколегированная углеродистая сталь относится к сплавам железа, наиболее легко подвергаемым процессу пайки.

Это объясняется тем, что на поверхности сталей данного типа образуется сравнительно непрочная плёнка окислов, легко устраняемая применением обычных флюсов.

Процесс пайки чёрных металлов может проходить при относительно низкой температуре, не превышающей 450 ℃ в случае применения мягких и легкоплавких свинцово-оловянных припоев.

Для получения паяного соединения, обладающего большей твёрдостью и механической прочностью, следует применять более твёрдые тугоплавкие припои, например на основе меди. Такая пайка осуществляется при температуре до 750 ℃.

Технология работы припоем алюминия, его сплавов

Детали необходимо очистить от пыли, жира, грязи и установить в то положение, в котором они будут подвергаться пайке. В место, где будет осуществляться пайка, нужно нанести флюс.

Место с флюсом нагревается. Для этого стержнем нужно прикоснуться к поверхности. Важно не перегреть место соединения, так как металл будет плавиться.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Состав и применение легированной стали

При работе с припоем без флюса стоит знать особенность: оксидную пленку на поверхности нужно разрушить, так как припой не сможет проникнуть через нее.

Разрушать ее можно с помощью нержавейки или прутком из стали, для этого нужно произвести чиркающие действия по поверхности. В результате оксидная пленка теряет целостность.

Если поверхность большая, то разрушить пленку поможет щетка из стали. Ею нужно водить по поверхности, затем соединить детали между собой.

Проблема работы алюминия — оксидная пленка образовывается мгновенно после того, как ее счистят. Она является инертной и расплавленным металлом смачивается с трудом.

Что же делать, чтобы такую пленку снять и прочно запаять деталь? Можно очищать поверхность, налив на нее слой масла. Металл в этом случае не будет контактировать с воздухом, соответственно пленка не сможет образоваться.

Вода не должна входить в состав масла. Для этого его хорошо прогревают до температуры 180-200 градусов. Специалисты рекомендуют применять вакуумные, минеральные масла.

Есть еще способ снять оксидную пленку. Покрыть поверхность канифолью. Она, как и масло, будет препятствовать попаданию воздуха на металл.

Опилками из стали или щеткой из нержавейки нужно проводить чиркающие движения по алюминию, пленка утратит свою прочность.

Лучший метод удалить оксидную пленку своими руками — применить механические действия элементами из стали плюс воздействие активным флюсом.

Применяя пайку, можно восстановить предметы из алюминия любой конструкции, величины, сложности. Такой метод ремонта используется не только для предметов, используемых в быту.

К автомобилям, мотоциклам, прочей технике предъявляются повышенные требования прочности. Их также ремонтируют путем пайки.

Иногда такой способ соединения деталей является предпочтительнее, чем сварочные работы. Ведь он не деформирует металл, не меняет его состав.

При помощи спаивания можно отремонтировать кондиционеры, насосы.

В домашних условиях можно отреставрировать алюминиевый желоб водостока, сайдинг, лестницу, посуду. После ремонта сплав окажется очень прочным.

Конструктивной

Этот вид сталей характеризуется наличием хрома, применяемого в качестве легирующей добавки. Благодаря хрому сталь приобретает необходимые механические характеристики.

Однако наличие этого легирующего компонента существенно затрудняет процесс пайки, так как на поверхности конструкционных сталей образуется довольно прочная и с трудом разрушаемая плёнка окисла.

Припаять сталь с добавкой хрома можно, применяя активный флюс, содержащий кислоты. Кроме этого, для получения качественного результата, используются специальные приспособления, создающие защитную атмосферу в зоне осуществления пайки.

Кроме этого, стальную поверхность, подготовленную для пайки, покрывают слоем порошка, содержащего металлические компоненты. Этот защитный слой предотвращает окисление стальной поверхности и выгорание легирующих элементов в процессе нагревания.

Паяное соединение легированных сталей производится с применением твёрдых припоев, содержащих медь, серебро или никель.

Твердый припой в Москве

реализует твердый припой в Москве оптом и в розницу, с гарантией высокого качества и по доступным ценам со склада и под заказ Для консультации по вопросам выбора, приобретения и стоимости продукции звоните нашим менеджерам в Москве – 8 (495) 109-06-21

Также вы можете написать нам на почту –
[email protected]

Латунный припой

Медно-фосфорный припой

Медно-цинковый припой

Твердый серебряный припой

Инструментальной

Инструментальная сталь отличается очень высокой твёрдостью. Однако виды инструментальной стали, не имеющие в своём составе вольфрама, изменяют свои механические свойства при нагревании до 200 ℃ и более, значительно теряя при этом прочность.

Такие виды стали не подлежат пайке. Для устранения этого недостатка инструментальные стали, подлежащие нагреву в процессе эксплуатации, производятся с вольфрамовыми добавками. Такая сталь может подвергаться нагреву до 600 ℃, не утрачивая при этом ценных механических свойств.

Спаять инструментальную сталь можно припоем на основе никеля или ферросплавов. Нагревание заготовок обычно производят индукционным способом. При этом применяются флюсы, содержащие бор и фтор.

Твердый припой в Москве

реализует твердый припой в Москве оптом и в розницу, с гарантией высокого качества и по доступным ценам со склада и под заказ Для консультации по вопросам выбора, приобретения и стоимости продукции звоните нашим менеджерам в Москве – 8 (495) 109-06-21

Также вы можете написать нам на почту –
[email protected]

Подобрать припой

Для пайки стали используются, как правило, самые разные припои, созданные на основе свинца, олова, меди, серебра, палладия, никеля, многие из которых не растворяют сталь. Поэтому выбрать можно из большого количества отечественных и зарубежных припоев, представленных на рынке.

В процессе пайки низкоуглеродистых и углеродистых сталей могут быть использованы легкоплавкие припои марок ПОС61 и ПОС40. В этом случае необходимо выбирать флюсы с активированными хлоридами олова, меди, цинка, кадмия или флюсы с ортофосфорной кислотой. Чтобы улучшить качество паяных соединений низколегированных и углеродистых сталей, соединяемые элементы зачастую подвергаются предварительному лужению с использованием водного раствора хлористого цинка. Пайка изделий осуществляется с флюсами, не вызывающими серьезной коррозии.

Интересно отметить, что среди компонентов припоев минимальное сходство с железом имеют медь, свинец, кадмий, серебро, висмут. Что является основой для определения характера их физического и химического воздействия на сталь. Интересно, что формирование прослоек хрупких соединений будет обязательно происходить, если припой содержит компоненты, которые будут причиной образования химических соединений с закрытым или открытым максимум при кристаллизации.

В припоях критические количества данных компонентов чрезвычайно малы, но учитывать их соотношение при выборе припоя для пайки меди нужно обязательно. В паяных соединениях, которые были выполнены припоями марок ПОС61 и ПОС40, будут формировать твердые растворы железа и олова, а также незаметная прослойка соединения FeSn2.
Высокотемпературная пайка сталей выполняется в активных атмосферах, в которых происходит восстановление оксидов меди и железа при температуре 1100-1150 градусов в водороде.

Пайка сталей и чугуна

Пайка углеродистых и низколегированных сталей. Пайка низкоуглеродистых и низколегированных сталей не вызывает трудностей и может быть осуществлена всеми известными способами. В паяных конструкциях и изделияз используют углеродистые стали обыкновенного качества группы А, Б, В марок Ст0-Ст6 (ГОСТ 380-71), низколегированные, применяемые в судостроении, химическом и нефтяном машиностроении, стали с карбидным упрочнением: 16Г2АФД, 15Г2АФД, легированные Si, V, Ni, Cu: например стали 10ХСНД, 09Г2С, 09Г2Д, 15ГФД и другие.

Пайка конструкционных сталей

Среди основ или компонентов припоев слабое химическое сродство с железом имеют: Ag, Bi, Pb, Cd, Cu, Au, Pd, Ga, Ni, более сильное – Sn, образующее с железом химическое соединение с закрытым минимумом и монотектику.

Сильным химическим сродством с железом обладают Al, P, Si, Ni, Zr, Zn, образующие с ним диаграммы состояния с одним или несколькими химическими соединениями.

Низкотемпературная пайка: низкотемпературная пайка припоями Sn – Pb основы с использованием флюсов – водных растворов ZnCl₂ (припои ПОССу 40-0,5; ПОС – 61; олово).

При пайке возможно образование прослойки интерметаллида FeSn₂ — хрупкой, снижающей пластичность шва, поэтому не следует допускать перегрева припоя, т. к. увеличивается толщина интерметаллидной прослойки, повышается пористость швов, снижается прочность.

Цинковые припои: мало пригодны из-за плохого смачивания поверхности, низкого предела прочности паяных соединений т. к. по границе раздела фаз образуются хрупкие интерметаллидные соединения.

Кадмиевые припои: плохо растекаются, не дают прочных соединений.

Кадмиево-серебряные припои, легированные цинком, дают прочные соединения (припой состава 82Cd, 16Zn, 2Ag): предел прочности _в = 160Мпа.

Высокотемпературная пайка: высокотемпературная пайка выполняется медным, медно-цинковыми и серебряными припоями. Меднофосфорные припои не рекомендуются , т. к. образуют хрупкие фосфиды железа по границе спая. Возможно использование меднофосфорных припоев только для соединений, не работающих при вибрационных и динамических нагрузках.

В качестве флюса используется бура Na₂B₄O₇, флюсы ПВ – 200, ПВ – 201, ПВ – 209, ПВ – 284Х.

Пайка выполняется в газовых средах, в атмосфере водорода, диссоциированного аммиака, в продуктах неполного сгорания смесей воздуха с газами: пропаном, генераторным городским.

Окисная плёнка на поверхности низкоуглеродистых и низколегированных сталей нестойкая, легко восстанавливается в газовых средах и растворяется во флюсе.

При выборе Т_п и способа нагрева следует учитывать возможность отжига сталей, превращений остаточного аустенита в мартенсит, распад мартенсита, развитие отпускной хрупкости. Пайку ведут при температуре высокого отпуска (620 0 С) припоем ПСр40.

Таким образом: низколегированные стали можно паять всеми известными способами, следует учитывать только то, что некоторые легирующие элементы (Al, Cr) образуют стойкие окислы. Тогда применяют более активные флюсы, либо газовые среды- азот или Ar +BF₃.

Композиционные припои используют при пайке соединений с зазорами 2мм: используют порошковый припой с добавлением до 30% тугоплавкого наполнителя.

Паста : 70% порошка припоя (62%Cu + 30%Mn + 8%Ni)

20% наполнителя (порошки Cu и C0 в соотношении 1:1

При больших сборочных зазорах прочность паяных соединений резко падает: появляется усадочная пористость, снижается эффект упрочнения шва.

При зазорах   1мм: для пайки используется композиционный следующего состава: припой 68%, наполнитель сталь 20-12%; флюс-стекло-10%, флюс ПВ 201-10%; температура пайки Т_п =1180 0 С, время пайки — t_п=120с. Тугоплавкий наполнитель добавляют в пасту в зависимости от величины соединительного зазора.

Пайка коррозионно-стойких сталей

К коррозионностойким сталям относятся ферритные, легированные Ni; аустенитные и аустенитно-ферритные, легированные Cr, Ni; мартенситные и аустенитно-мартенситные, легированные ферритообразующими элементами – Al, Ti, Mo , при низком содержании C.

Оксидные соединения на поверхности коррозионно-стойких сталей имеют сложный состав и более стойкие, чем на низкоуглеродистых и низколегированных сталях: Me₂O₃, FeO, Cr₂O₃.

Оксидная плёнка восстанавливается в газовых восстановительных средах при 1200 0 С (сравнить с низкоуглеродистыми и низколегированными сталями – в водороде при 900 0 С)

Низкотемпературная пайка выполняется припоями системы Sn-Pb, флюсы – канифольно-спиртовые не пригодны. Работают флюсы: 1) — канифольно-спиртовый с добавлением ортофосфорной кислоты ( флюс ЛМ-1, состав: 30г канифоли, 400г спирта, 100г ортофосфорной кислоты). Температура пайки Т_п=280-320 0 С. Необходим быстрый нагрев (испаряются компоненты флюса); 2) — флюс – водный раствор ZnCl₂. Для усиления активности добавляют HCl, HF, HNO₃, H₃PO₄, NH₄Cl: например состав флюса: 38-40% водного раствора ZnCl₂ (2 объёма), HCl (1 объём).

Используют при пайке паяльником или горелкой, добавляют флюс по мере необходимости в процессе пайки. При печной пайке флюс состава 2 плохо пригоден.

Низкотемпературная пайка по технологическому покрытию (Cu, Ni, Ag) и по облуженной припоем системы Sn-Pb поверхности низкотемпературными припоями с использованием канифольных флюсов.

Высокотемпературная пайка флюсовая

Для высокотемпературной пайки используют припой на медной и никелевой основе и флюс ПВ-200; ПВ-201,либо серебряный припой системы Ag-Cu (ПСр 72), Ag-Cu-Cd-Zn (ПСр40; ПСр45; ПСр25) и флюс ПВ-209; ПВ-284Х. Выполняют пайку также в контролируемой атмосфере , состоящей из трёхфтористого бора BF₃ в смеси с инертным газом.

Ферритные хромистые стали паяют припоями состава: 1)- 40Ag, 30Cu, 28Zn, 2Ni; температура пайки — Т_п=780 0 С; 2)- состав: 40Ag, 30Cu, 25Zn, 5Ni; Т_п=850 0 С; 3) – состав: 50Ag, 15,5Cu, 16Cd, 15,5Zn, 3Ni ; Т_п=690 0 С. Введение никеля в припой предотвращает щелевую коррозию в соединениях, добавляют 2-3% Ni.

Ферритные коррозионно-стойкие стали (13%Cr) паяют серебряными припоями, обеспечивающими коррозионную стойкость соединений. Эти стали склонны к межкристаллитной коррозии после закалки с температуры выше 900 0 С.

Пайка сталей и чугуна

При пайке углеродистых и низкоуглеродистых сталей легкоплавкими припоями ПОС 40, ПОС 61 в качестве флюсов могут быть использованы главным образом флюсы с ортофосфорной кислотой или активированные хлоридами цинка, олова, меди, кадмия.

По площади растекания мерной навески припоя ПОС 61 при нагреве в течение 54 с при температуре испытания обнаружено, что по мере возрастания активности флюсы для пайки углеродистых и низколегированных сталей можно расположить в следующий ряд: ЛК2, ЛТИ120, водный раствор ZnCl₂, 38Н, 10, «Прима 2». Наиболее активны при пайке этих сталей флюсы 10 и «Прима».

Для улучшения качества паяных соединений из углеродистых и низколегированных сталей соединяемые поверхности деталей иногда предварительно подвергают лужению с применением водного раствора хлористого цинка, после чего тщательно смывают остатки флюса. Изделия паяют с флюсами, остатки которых не вызывают существенной коррозии, например, с канифольно-спир-товым флюсом.

Облуженные детали больших размеров паяют непрерывно подогреваемыми газовыми паяльниками или кислородно-водородными горелками; в качестве флюса при пайке в пламени горелок применяют триэтаноламин; считают, что остатки триэтаноламина не вызывают коррозии паяных соединений. Триэтаноламин, в отличие от флюсов ЛТИ120, ЛК62 и т. п., не обугливается в пламени горелок.

Характерно, что среди основ или компонентов припоев весьма слабое химическое сродство с железом имеют: Ag, Bi, Pb, Cd, Сu; слабым химическом сродством с ним обладают Au, Pd, Ga, Ni; более сильным химическим сродством Sn, образующее с ним химическое соединение с закрытым максимумом и монотектику. Сильным химическим сродством с железом обладают такие элементы, как Al, Р, Ga, Si, Ti, Zr, Zn, образующие с ним диаграммы состояния с одним или несколькими химическими соединениями. Это во многом определяет характер их физико-химического воздействия, влияющего на совместимость сталей с припоями. В частности, образование прослоек хрупких соединений на границе со швом наиболее вероятно при содержании в припоях таких компонентов, между которыми с железом образуются химические соединения с открытым или закрытым максимумом при кристаллизации. Критические количества этих компонентов в припоях достаточно малы, и это следует учитывать при выборе системы легирования и соотношения компонентов.

Из легкоплавких припоев для пайки сталей нашли применение олово и оловянно-свинцовые припои: ПОС 40, ПОС 61. В паяных соединениях, выполненных этими припоями, образуются твердые растворы железа с оловом, а также прослойка химического соединения FeSn₂.

Соединения из оцинкованного железа, паянные оловянно-свинцовыми припоями, содержащими сурьму, имеют меньшую прочность и пластичность, чем соединения из стали или луженого железа, паянные бессурьмянистыми оловянно-свинцовыми припоями, из-за образования хрупких химических соединений с сурьмой по

действующим с железом, способствуют получению более прочных соединений, чем припои типа ПОС или системы Pb—Sn.

Высокотемпературную пайку углеродистых сталей медью ведут в активных атмосферах, в которых восстанавливаются оксиды железа и меди при температуре 1093—1149 °С в водороде и его смесях с эндогазом или азотом. Активность смесей зависит от содержания водорода и паров воды; о влажности водорода и его смесей судят по точке росы, т. е. температуры, при которой из газовой среды начинает конденсироваться вода.

Как известно, оксиды FeO и Ре_з0₄, образующиеся на поверхности железа при температуре 20 °С, устойчивы при температуре 300—1000 °С, а в вакууме (р = 6,65• 10 —1 Па) при нагреве до 950 °С. Оксид Fe₂0₃ имеет упругость диссоциации при температуре 950 °С Ро₂ = 3,15-10

Минимальное содержание водорода в газовой смеси с азотом составляет 6 % при точке росы 21 °С. Экзотермический газ (6— 13% Н₂; 5—10 % СО и 5—7% С0₂) с точкой росы 2—4 °С является обычной восстановительной атмосферой для пайки низкоуглеродистых сталей медью. Для пайки коррозионно-стойких сталей необходима активная газовая среда со значительно более низкой точкой росы, чем для пайки низкоуглеродистых сталей, и с более высоким содержанием водорода (15—30%).

Водород в богатом эндогазе восстанавливает оксиды на стали при температуре 538 °С, а при 316—538 °С может окислять сталь и приводить к образованию на ней голубого налета (оксида).

В последнее время из-за возрастания стоимости природных газов стала экономичной частичная замена их более дешевым азотом.

Водород стоит в 2—4 раза дороже, чем азот, поэтому применение газовых смесей его с азотом также существенно удорожает процесс пайки.

При введении в азот природных газов (4,9 %) возникает необходимость в обеспечении весьма низкой точки росы смеси. Лишь при этом достигается высокое качество соединений, паянных медью, и чистая поверхность стали. Однако при применении паст, содержащих оксиды меди, на поверхности деталей образуются черные рыхлые продукты, содержащие 7 % С, 62 % Си, и возникает опасность науглероживания стали.

В качестве активных газовых сред для пайки сталей медью более экономичными являются смеси азота с метанолом. Метанол разлагается при нагреве, связывая кислород: СН₄-С+2Н₂0. При этом углерод может реагировать с водой и С0₂, присутствующими в атмосфере. Газовая смесь поступает в печь, охлажденную до 4 °С, а точка росы печной атмосферы составляет 10—12,8°С.

Стоимость метанола немного выше стоимости азота. Экспериментально подтверждено, что атмосфера азота с метанолом обеспечивает получение качественных паяемых стальных изделий при пайке медью и пастой, содержащей оксиды меди. Стоимость про

цесса пайки в среде (N2 +метанол) значительно ниже, чем в атмосфере водорода и азота с водородом. При пайке скорость протекания этой смеси должна быть 9,3—13,9 см/мин.

Соединения из сталей, выполненные медью, медно-цинковыми и медно-серебряными припоями с флюсами ПВ200, ПВ209 или бурой, в том числе легированные кадмием и цинком — ПСр 40, ПСр 45 и др. обладают более высокой прочностью (исключая соединения, паянные припоями, содержащими значительное количество фосфора). Швы соединений, выполненные медью, техническим серебром, латунью, более прочны, чем исходные припои. Так, например временное сопротивление литой меди составляет 186,2— 196 МПа, а стальных соединений, паянных медью в защитной среде,— 343 МПа; в отдельных случаях до 650 МПа (рис. 53, а, б). Временное сопротивление стального соединения, паянного техническим серебром, равно 333 МПа (o_в серебра равно 156,8 МПа). Временное сопротивление соединения из стали с 0,6 % С, паянного

в газовом пламени латунью Л63, изменяется в пределах 260— 550 МПа при изменении ширины зазора от 2 до 0,2 мм.

Сопротивление срезу литой меди составляет 127 МПа; стального соединения, паянного медью, равно 166,6—196 МПа. Предел выносливости паяного соединения, как правило, ниже, чем предел выносливости стали. Повышение прочности паяных швов, выполненных медью, обусловлено растворением железа в жидкой меди. При последующем охлаждении паяного соединения в шве могут выделиться дендриты твердого раствора меди в железе. Медь и некоторые медные припои склонны к проникновению по границам зерен железа, низкоуглеродистых и конструкционных сталей.

В качестве припоя при пайке углеродистых и низколегированных сталей иногда используют чугун.

По данным Т. Осава, способ контактной твердогазовой пайки в парах цинка был использован для пайки углеродистой стали, плакированной медью. Состав стали 0,35 % С. Толщина слоя медного гальванического покрытия 10 мкм. Перед пайкой поверхность медного покрытия обезжиривали трихлорэтиленом; нагрев проводили в парах цинка при 860—940 °С. При этом в паяном соединении образовывался сплав Сu—Zn. Пары цинка получали из гранулированного цинка, помещенного в открытые карманы контейнера. Нагрев вели в атмосфере водорода в течение 60 с. Содержание цинка в жидкой фазе зависело от температуры (содержание цинка повышалось с увеличением температуры). При этом в структуре паяного шва образовывались соответственно фазы а, а + B или B. Время пайки должно было быть возможно короче, чтобы предотвратить рост зерна паяемого материала и проникновение припоя по границам основного материала. Наилучшей температурой формирования шва была температура 880 °С. Отмечено, что при контактном твердогазовом плавлении припоя обеспечивается более низкая температура пайки, чем при пайке готовыми припоями того же состава, и более высокое качество паяных соединений.

2. КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЕ СТАЛИ

В паяных изделиях применяют коррозионно-стойкие стали: ферритные, легированные хромом; аустенитные и аустенитно-ферритные, легированные хромом и никелем; мартенситные и аустенитно-мартенситные, легированные ферритообразующими элементами — алюминием, титаном, молибденом и т. п.

На поверхности этих сталей образуются оксиды, химически более стойкие из-за растворенного в них хрома. При нагреве в вакууме на поверхности обнаружены только оксиды типа шпинели (FеО-Ме₂О_з), тогда как при нагреве на воздухе выявляются, как правило, два вида оксидов Ме₂0_з и FеО . Ме₂О_з. Оксиды Ме₂0_з, появляющиеся при более высоких температурах, обогащены хромом, а на поверхности сталей, особенно богатых хро

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _