|
| |
|
Слаботочка Книги Пайка цветных металлов и сплавов спечить пре1сл прочности при растяжении 140 МПа с достаточно высокой пластичностью, угол изгиба образца, паянного встык. 130° [151, Пайка латуней. Процесс пайки ла-туней имеет свои особенности ввиду образования на ее поверхности окисной пленки и испарения цинка при нагреве. На латуиях, содержащих до \5 % Zn, окислы состоят из СпаО с внедренными в нее частицами ZnO. В сплавах меди с большим содержанием цинка слой окисла состоит в основном из ZnO, Удаление которого более сложно, чем CuaO. Особенность низкотемпературной пайки латунен оловянно-свинцовыми и другими аналогичными припоями заключается в том, что удаление окисной пленки с поверхности латуней не обеспечивается канифольно-спиртовыми флюсами. Для этого необходимо применять более активные флюсы. Например, при пайке латуней ЛС59-1-1, Л63 используют флюсы на основе хлористого цинка с добавками азотной кислоты. Латунь медленнее, чем медь, растворяется в расплавах оловянно-свинцовых припоев, поэтому при ее пайке медленнее растут интерметаллидныс слои, что должно положительно отражаться на механических свойствах паяных соединений. Однако соединения, полученные при пайке латуни Л63 оловянно-свинпоБыми припоями, имеют более низкую прочность по сравнению с метью в тех же условиях. Например, претел проиности сое ш-нений мели встык, паянных оловом, составляет 90 ЛШа свинцом - 36 МПа, а соединений латуни - соответственно 59 и 26 .\1Па. Снижение предела прочности соединений латуни связывают с пористосгььо 3 швах, которую объясняют испарснссм цинка и попаданием его паров в жидкил лри ой ПорообразоЕ.чнне наблютаеся после пайки как нткотемпеоатурн.ыми. так и BbicoKOTe:HiiCpaT\ рнымп припоями. Высокоте-мперат\риую ияйку латуни в печах с восстаповнтель!!Ои или нейтральной атмосх-ерой применяют ограниче11но из-за испарения циика. Пайка латуней в газовых средах возможна только с предварительным 4-по- сованием мест пайки. Например, ла -тунь, содержащую до 3 % свинца и кремния (ЛКС80-3-2), удовлетворительно паяют в газовых средах медко-фосфористыми и серебр яными припоями, но с обязательным использованием флюсон. Латунь паяют б печи без флюса только в том случае, если она предварительно покрыта слоем меди или никеля, предохраняющим от испарения цинка. Детали из латуни можно иаять и в соляных ваннах при температурах 850-870 °С. Для улучшения затекания припоя в зазор б раствор ванн добавляют 4-5 % флюса, содержащего фтороборат калия или буру. При нагреве изделий в пламени газовых горелок и б печах также происходит испарение и окисление цинка, что ухудшает растекание припоев. При пайке латуни горелкой в восстановительном пламени испарение и окисление цинка удается несколько уменьшить; при этом пористость в паяных швах уменьшается. Для пайки латуней, богатых медью, используют серебряные припои ПСр 72, ПСр 40, ПСр 45, ПСр 25, ПСр 12, а также латуни с низкой температурой плавления (припои типа П.МЦ 36; ПМК 48; П НЦ 54) и медн о-фосфористые. Для латуней, богатых цинком (Л63, Л68). применяют припой ПСр 40. фосфористые припои для них непригодны, так как при этом образуются мал ©пластичные паяные соединения. Последнее объясняется тем, что в паяном шве образуются весьма хрупкие фосфиды цинка Для соединений, не подвергающихся вибрационным и динамическим нагрузкам применяют припои ПНЦ 36 и ПИЦ 48 Латлнл интенсивно растворяются при пайке серебряными и медно-фос -фористымн припоями Позточл паяь их следует с высокими скоростями нагрева для сокращения контакта жидкого припоя и твердого металла. Латунь Л63 интенсивно растворяется в припоях ПСр 40, ПСр 45, ПСр15, меньше чем в припоях ПСр 37,о и ПСр 50 КД [7. 12 14] Пайи.л бронз. Оловяиис1ые бронзы можно паять 0Т0ВЯНИ0-СВИНЦ01!ЫМИ серебряными и медно-цииковыми припоями. Пайка высокооловянИСТЫХ бронз медно-цинковыми припоями нежелательна ввиду близости ее температуры к температуре ПvaБлeкия этих припоев. Пайку оловянных бронз можно производить любым известным способом: паяльником, газопламенными горелками, контактным нагревом, нагревом ТВЧ, в соляных ваннах, в печах с контролируемой атмосферой; при этом нагрев изделия следует вести постепенно, так как при высоких скоростях нагрева основной металл склонен к красноломкости. Пайку можно производить оловянно-свинцовыми припоями с использованием флюсов на основе хлористого цинка с добавками соляной кислоты. При высокотемпературной пайке используют .медно-цинковые и серебряные припои с применением флюсов на основе борной кислоты с добавками хлористых и фтористых солей металлов. Свинцовые бронзы можно паять припоями с флюсами, которые применяют для пайки олоБянистых бронз. При этом места пайки необходимо флюсовать более тщательно, поскольку об-разующнеся на поверхности окислы свинца препятствуют затеканию припоя Б зазор. Алюминиевые бронзы выделяются высокими механическими свойствами среди метных сплавов, в связи с чем их широко применяют в машиностроении. В промышленности используют как двоимые сплавы меди с алюминием (простые бронзы), так и более сложные по составу бронзы с добавками мар -ганца, железа, никеля и других элементов. На поверхности алюминиевой и кремнистой бронз образуется окисная пленка, которая трудно удаляется с использованием обычных флюсов. Изделие перед пайкой необходимо обрабатывать во фтор исто-Бодорол1!Ои или плавиковой кислоте. При пайке оловянно-свинцовыми припоями применяют активные флюсы с повышенным содержанием соляной кислоты. Рекомендуются предварительная очистка и флюсование поверхности алюминиевой бронзы смесью борной кислоты с Хлористыми селями металлов. .Чар-ганцевые бронзы слетует паять с ис-!1вльзоБаиием ортофосфорной кислоты. .А.люмиииевые бронзы во избежание окисления и образования хрупких интерметаллидов в шве следует паять, применяя быстрые метоты нагрева. Введение в припои никеля повышает пластичность и прочность соединений из алюминиевой бронзы. Повышение пластичности, вероятно, обусловлено образованием интерметаллида алюминий - никель, что предотвращает об-разовашуе окислов алюминия. Для высокотемпературной пайки алюминиевых бронз серебряными и мед-но-иинковылш припоями флюсы ПВ200 и ПВ284 непригодны, так как они не растворяют окислы на их поверхности. Для успешной пайки в эти флюсы необходимо ввести кремнефтористый натрий (10-20 %) пли флюс для пайки алюминия (до 50 %). Высокотемпературную п<1Йку марганцовистых бронз осуществляют с использованием флюсов, в состав которых входят фторобораты и фториды щелочных металлов При высокотемпературной пайке бронз ввиду их красноломкости следует обращать внимание иа конструирование фиксируьощчх приспособ.тсний и добиваться, чтобы они не препятствовали расширению доталей при нагреве и. следовятельно, не создавали в них напряжений, могуидих вызвать растрескивание металла в процессе пайки. Бериллиевые бронзы паять значительно труднее, чем другие медные сплавы, их следует паять ке.медленно после механической зачистки серебряными припоя.уш с флюсом, в состав которого должны входить фтористые соли. Медно-чикелевые сплавы паяют любым способом и припоем, в том числе и чистой ме. ;ьго. Пайку медью в печи с контроле-:L-уемой атмо:рерой необходимо виполнять при высоких скоростях нагрева, так как при длительной пайке основной металл раство,яется Б припое и прочность шва значительно падает. Пайка никеля и его сплавов. Никель является одним из важнейших промышленных металлов Чистый никель имеет высокие предел прочности (t и ~ 400-- 500 МПа), пластичность (6 - 50%) и химическую стойкость. Сплавы на основе никеля характеризуются высокими электрохимическим сопротивлением и коррозионной стойкостью, а также повышенными жаропрочностью и жаростойкостью. На чистом никеле при нагреве образуется только один окисел; при легировании никеля хромом, алюминием, титаном и другими металлами образуется комплекс окислов соответствующих металлов. Электрохимические никелевые сплавы типа монель и констзнган, лред-стзвляющие собой сплавы никеля с медью и железом, имеют на своей поверхности х1!мически нестойкую окисную пле![ку, которая легко восстанавливается в газовых средах, удаляется флюсованием и при высокотемпературной панке в вакууме разлагается нз кислород и металл. Поэтому пайка этих сплавов не вызывает трудностей. При пайке можно применять припои, флюсы и газовые среды, рекомендованные для сталей и меди. Для пайки никелевых сплавов требуются специальные флюсы, поскольку поверхность сплавов, например никеля с хромом (Нихромы), покрыта весьма стойкой окисной пленкой, содержащей окис.1ы хрома. При легировании нихрома алюминием и титаном химическая стойкость окисной пленки возрастает, что влечет за собой ряд затруднений при пайке. Пайка жаропрочных сштавов на основе никеля в восстановительных газовых средах требует тщательной их очистки от остатков кислорода с помощью платинового или дуни-тового катализатора, а также дополнительного ос\ шения до точки росы (-70 X) Прн пайке жаропрочных сплавов на основе никеля в вакууме или нейтральных )азоБых средах последние необйодгмо тщательно осушать с по-мошдаю цеолита, перекиси бария или фосфорного ангидрида Перед пайкой нихромы следует покрывать слоел: никеля илн меди толщиной 15 мкм, который обеспечивает хорошее смачивание паяемых поверхностей в вакууме н нейтральных среда.х без применения флюса Для низкотемпературной панки никеля пригодны OvTOBHHH о-евин новые припои, содержащие 40-60 % Sn и флюсы, рекомендуемые для пайки сталей. Для конструкций из никелевых сплавов, работающих при температуре 350-500 °С, применяют серебряные припои. Например, для пайкн сплавов ХН78Т и ХН77ТЮР рекомендуются следующие составы припоев %: 1) 61 .4g; 28,5 Си; 10,5 Zn (Т л = 720-740X); 2) 85 Ag; 15.Мп(Г л-= 970-980 °С). Никелевые сплавы типа нихром и монель склонны к охрунчиванию в контакте с жидкими припоями, особенно содержащими серебро, кадмий и цинк. Для предотвращения хрупкого разрушения пайку этих сплавов производят в отожженном состоянии и при отсутствии внутренних и внешних растягивающих напряжений. Для работы никелевых изделий при более высокой температуре пайку их производят припоями систем Ag- Pd-Мп, Pd-Ni, Pd-Ni-Сг и др. Никель и его сплавы практически не подвергаются растворению припоями систем Ni-.Мп-Сг, Pd-Ni, Ni - Pd-Ag, Pd-Xi-Cr при пайке до температур 1150-1250 С. Пайка жаропрочных никелевых сплавов палладиевыми припоями может быть осуществлена в вакууме или в аргоне. Панку припоями Xi-Мп-Сг обычно производят в атмосфере аргона, в смесях Аг -г BF3 илн Ат-j- HF. Для кислотостойких и жаропрочных паяных соединений применяют припои на никельхромовой основе, легированные марганцем, бором, фосфором или кремнием для снижения температуры плавления. При этом припои, легированные марганцем, дают более пластичные соединения по сравнению с них-ромовыми припоями типа Кольманой , легированными бором и кремнием. Предел прочности на срез соединений сплава инконель, паянного припоем Сг-В. составляет 268 .МПа, припоем Xi-Р - 91 . Ша. припоем Ag-Pd- .Mn - 222 МПа. При пайке нихромов жаропрочными припоями с местным нагревом рекомендуется применять флюсы ПВ200 и ПВ201, а при пайке cepeбpяныщ припоями - ПВ209 и ПВ284Х. Серебряные и медные припои для пайки жаропрочных никелевых спла- вов используют редко вследствие низкой их жаропрочности и коррозионной стойкости. Кроме того, при пайке никеля медью паяемый металл значительно растворяется в припое. Поэтому необхо.-.нмы строгая дозировка припоя и четкий контроль температуры пайкн. Для паЙ1:т1 высокой и келевых сплавов не следует применяйь припои, содержащие фосфор. алюми)1ий и магний, которые образу ют и а границе раздела припоя и паяемого металла хрупкие интерметаллидные фазы. При пайке никеля и его сплавов необходимо следить за тем, чтобы применяемые газовые среды не содержали соеди])ений серы, так как при взаимодействии серы с ни келем обр азуется легкоплавкая эвтектика, проникающая по Граниным зерен и вызывающая ох-рупчиваиие металла. При пайке никелевых сплавов припоями, легированными бериллием и особенно бором, паяемый металл активно растворяется в припое, поэтому необходимо строго соблюдать режим пайки: процесс следует вести с высокими скоростями и без перегревов. Заметному лoкavьнoмy растворению подвергаются никелевые сплавы при пайке их припоями, содержащими кремний, особенно при те.мпературе выше 1200 С, что приводит также к снижению растекания припоя. Пайка нихрома, сплава инконель, а также никелевых сплавов, содержащих алюминий н титан, требует применения достаточно активных флюсов. При использовании боридных флюсов при печной пайке вследствие образования легкоплавкой боридной эвтектики X i-В возможна эрозия основного металла. Поэтому пайку в печах никеля и его сплавов проводят в атмосфере водорода с точкой росы -4О-ь70С- Сплавы, легированные алюминием и титаном, паяют в вакууме, в смесях нейтральных газов с газовыми флюсами ВРз или NH4CI. Пайка тнтана и его сплавов. Титан по совокупности физико-механических свойств является одним из важнейших современных конструкцион11Ых материалов. Он почти в 2 раза легче, чем углеродистые стали и многие цветные сплавы, его плотность рагнл 4,5rcw. Титан - высокопрочный fa., = 300-т-6С0 .МПа) и пластичный (6 = 25-7-50%) металл, его коррозионная стойкость в ряде агрессивных сред превосходит коррозиен но-стой [uie стали. Титан довольно широко распространен в природе, его в 10 раз больше, чем Мп, Сг. Си, Zn, V, Xi, Со, W и Nb вместе взятых. Эти и пял других ценных свойств открывают большие В03М0Ж1ЮСТИ широкого применения титана в промышленности. На поверхности тнтана всегда имеется альфированный слой, насыщенный атмосферными газами. Перед пайкой этот слон необходимо удалить пескоструйной обработкой или травлением в растворе следующего состава: 20- 30 мл НаХОя, 3()-40 мл НС1 на литр воды. Воемя травления 5-10 мин при 20 X. После такой обработки на поверхности ти ган а все же остается тонкая окисная пленка, препятствующая смачиванию его поверхности припоем. Поэтому иногда пытаются паять титаи с применением специальных флюсов, по составу аналогичных флюсам для пайки алюминия. Но соединения титана, паянные с применением таких флюсов, не отличаются высоким качеством. Обычно панку титана и его сплавов ведут в вакууме или в аргоне марки А, который тщательно очищен от примесей кислорода, азота и пароз воды. Только в такой чисто!! атмосфере или Б вакууме окисная и ни-тридная пленки иа тита.не растворяются в металле при условии, что температура пайки выше 700 С, Поэтому процесс пайки титана ведут обычно при температуре 800-900 X, что способствует быстрой очистке поверхности титана и хорошему смачиванию его припоями. Пайку титановых сплавов при более высоких температурах производят довольно редко (особенно печную), так как прн его длительном нагреве при температурах выше 900 X отмечаются склонность к росту зерна и некоторое снижение пластических свойств. Поскольку предел прочности основного металла при этом практн-чески не снижается, то в отдельных случаях соединение титановых сплавов пайкой производят даже при 1000 X. Водород, всегда находящийся в титане и снижающий его пластичность, удаляется при пайке (или нагреве) в вакууме Ю Па при температуре около900 X. поэтому пайка титана в вакууме предпочтительнее, чем пайка б нейтральной атмосфере. При выборе припоя, способа и режимов паГши необходимо иметь в виду, что титан образует хрупкие интерме-таллиды в паяном шве почтч со всеми элементадти, входящими в припои. Поэтому в качестве основы припоя ча-стовыбирают серебро, которое обра зует с титаном интерметаллнды, предположительно менее хрупкие, чем с другими металлами. Иногда за основу припоев выбирают алюминий, которьш образует с титаном ограниченную об-ластьтвердых растворов, что позволяет рассчитывать на получение менее хрупких паяных соединений. Из указанных припоев практическое примене11ие нашли серебряные припои, которые позволяют получить при пайке в печи при 950-1000 X высокопрочные паяные соединения. Например, при пайке титана ВТ1-1 чистым серебром в атмосфере аргона предел прочности паяных соединений 180- 200 МПа, а при пайке серебром, легированным марганцем (10-15%) достигает 280 МПа. При этом соединения, паянные Ч1[стым серебром, неустой -чивы против коррозии и в течение года (в городской атмосфере) снижают свою прочность на 25-30 % Еще более высокие значения предела прочности наяных соединений можно получить при высокотемпературной пайке титана припоями на основе никеля илн ме:1и (Ор = 300 МПа), но эти металлы очеш, бь[стро растворяют его, вызывая сильную эрозию и охрунчи -вание в зоне швов Для получения более пластичных и прочных соединений с успехом применяют диффузионную пайку титана, сущность которой заключается в том. что изделие, паянное минимально необходимым количеством припоя, например никел-2м. медью, железо*.!, ко-бaльтoiv) и другими металлами, выдерживают при температуре пайки до тех пор, пока в паяном соединении не образуется пластичный твердый раствор. Прочность соединений, получен- ных таким способом, близка к прочности паяемого металла. Пайка титановых сплавов оло-ВЯНН0-СВП1Щ0БЫМН и другими низкотемпературными припоями применяется рс :ко, В этом случае перед пайкой титлн покрывают никелем хими-ческим илн гальваническим способом. Для увеличения сцепления никеля с титаном детали подвергают нагреву до 250 С в течение 1 ч. После этого пайку производят теми же припоями и флюсами, которые используют для чистого никеля. Паять титан и его сплавы низкотемпературными припоями можно также после предварительного покрытия изделий оловом, серебром или медью. Для покрытия оловом подготовленное под пайку изделие быстро опускают на 10-20 мп.п в нагретое чо 700 С олово. Покрыть титан оловом можио и при полтощи <[)Л10са. в состав которого вхотит хлористое олово Кочяченты флюса про:ушиЕа.ю1 и применяют в мелкоразмолотом вите. Изделие покрывают флюсом толщиHoii .до 3 мм и нагревают в печи с нейтральной средой до 350-400 X, Медное покрытие может быть получено погружением изделия на несколько секунд в расплавленную хлористую медь или ее смесь с другими хлоридами меди при 650-700 С. Серебром титан покрывают методом погружения изделия в расплавленное серебро. После охлаждения деталь очищают от остатков флюса и шлака паром или кипячением в воде с послелулощен зачисткой нажлачной бумагой или щеткой. Луженое из юлие паяют легкоплавкими припоями с Т -т 5 200 С с применением канифольных флюсов Перед нанесением покрытия детал! обрабатывают в соответствии с технологией, применяемой з гальванотехнике. Пайка молибдена, дaчнoe сочетание комплекса ценных физиком?хат ческих и коррозионных свойств делзет этот металл одним из основных Ko}i -струкционных материалов новой техники .Молибден имеет Гпл = 522 С его плотность почти вдвое меньше, чем вольфрама Из него можно выполнять конструкции, работоспособные .ш 2000 °С. Молибден имеет высокую коррозионную стойкость против атмосферной коррозии. Однако он так же, как и вольфрам, сильно окисляется и без специальных покрытий не может работать при высоких температурах в воздушной атмосфере. Основное затруднение при пайке молибдена возникает из-за большого сродства его к кислороду, а также скло* нности к росту зерна при высоких температурах. Температура рекристаллизации молибдена (850-1220 X) зависит от многих факторов и в первую очередь от степени деформации и чистоты. При переходе через порог рекристаллизации молибден становится хрупким, что необходимо учитывать при выборе припоя для его пайки. Кроме того, молибден имеет небольшой темпера -турный коэффициент линейного расширения (а 5,6-10~ X -), что отличает его от металлов и сплавов, с которыми он обычно соединяется при пайке (медь, никель, железо). По этим причинам пайку молибдена необходимо производить в глубоком вакууме или среде аргона, тщательно очищенном от кислорода и паров воды, с применением высоких скоростей нагрева. Перед пайкой молибдена должна быть полиостью удалена окисная пленка путем погружения его в расплав, состоящий из 70 % NaOH и 30 % NaCOa, при температуре не выше 400 X или с помощью электролитического травления в 80 % -ном водном растворе серной кислоты при 50-60 X. В качестве припоев для пайки молибдена пригодно большинство припоев, рекомендованных для пайки вольфрама. Например, припой, содержащий 80 % Ni, 14 % Сг и б 0 Fe, обеспечивает гхлучение паяного соединения с преде;гом прочности на срез 132 МПа при 980 X. Если пайку проЕзводят при температуре вь.ше температуры рекристаллизации молибдена (около 1100 °С), то Бремя его выдержки при пайке должно быть минимальным. Для пайки молибдена со сталью рекомендуется припой ка медной основе состава %: 10 Ni. 10 Мп, 2-ЗСг, 1-2 Fe, 0,5 Si. При пайке со сталью I2X18H9T 9 п/р и. Е, Пегруниеа предел прочности паяного соединения при 600 X составляет 220-230 МПа. 0,ля пайки молибдена применяют припои системы золото-никель, обеспечивающие получение надежных паяных соединений; в массовом произ-вотстБс из-за дефицитности золотые припои применяют редко. Для пайкн. например, меди с молибденом используют припой ПСр 72 или чистое серебро. Для улучшения растекаемостн серебряных припоев молибден покрывают никелем и медью. Толщина никелевого слоя ие должна быть больше 3 MK.M, медного - 3-4 мкм; при большей толщине возможно отслаивание покрытия. Для улучшения сцепления никелевого покрытия с молибденом производят термическую обработку в вакууме при 950-1000 °С. Кроме того, детали из молибдена перед никелированием отжигают в вакууме при 950-1000 X с выдержкой 10-15 мип. Растекаемость серебряных припоев ПСр 72 и чистого серебра по молибдену улучшается при введении в них 1 - 2 % фосфора. Для пайки молибдена в качестве припоя можно применять чистую медь. Однако медь плохо смачивает и растекается по поверхности молибдена. Для улучшения смачивающей способности медь легируют кобальтом, железом, марганцем, никелем, кремнием, палладием. Количество легирующих добавок в медных припоях строго регламентируется и не должно превышать 4-5%, Ограничение вызвано тем, что все названные добавки, кроме палладия, образуют с молибденом хрупкие ннтерметаллиды, которые Кристаллизуются на границе раздела и ослабляют прочность соеш-нения. При пайке молибдена чистой медью необходимо строго соблюдать режим пайки: температура 1100 С, выдержка 20 .мин. Увеличение температуры и выдержки приводит к расширению хрупкой диффузионной зоны и к снижению прочности соединения. Молибден можно паять и чистым никелем. Никель наносят на молибден гальваническим способом или в виде фОЛьги, Пайку производят в вакууме 10-2 ]о-з Па при 1350 X, т. е. выше температуры образования эвтектики, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [42] 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 |