Cтраница 1
Композиционный припой может состоять из смеси порошков с различной температурой плавления. При использовании паст в качестве связующих используют как металлические расплавы, так и неметаллические, в частности, флюсующие вещества. [1]
Наполнитель композиционных припоев чаще всего изготовляют из паяемого сплава, его основы или металлов, образующих с ним твердые растворы. Поэтому депрессант припоя при композиционной пайке диффундирует не только в основной материал, но и в частицы наполнителя, суммарная поверхность которых велика, что способствует сокращению времени диффузионной пайки. [2]
Наполнитель композиционных припоев чаще всего представляет собой порошок, перемешанный с порошком легкоплавкой части припоя. При пайке таким припоем сцепление частиц наполнителя в шве и шва с паяемым металлом возникает в результате взаимодействия последнего с жидкой частью припоя и ее кристаллизации, а также в результате спекания частиц наполнителя между собой и с паяемым металлом. Такой припой условно назван метал-локерамическим, а пайка - металлокерамической, так как при ней имеют место процессы спекания, аналогичные процессам в порошковой металлургии. [3]
В композиционных припоях другого вида наполнитель может состоять из проволоки, сетки, стержней, волокон, смоченных предварительно или смачиваемых жидкой фазой в процессе пайки. Наполнитель может быть предварительно помещен в зазор, а легкоплавкая его часть - у зазора. Композиционный припои может быть изготовлен также путем предварительного прессования и спекания порошка наполнителя в брикет, пропитки последнего жидким припоем и прокатки в фольгу. [4]
Второй способ применения композиционных припоев характеризуется получением в шве композиционной структуры в процессе диффузионной пайки или диспергирования, причем исходный припой может не иметь композиционной структуры. [5]
Одним из перспективных видов припоя является композиционный припой, содержащий порошковый наполнитель, не расплавляющийся при пайке. Наполнитель создает в зазоре систему капилляров, что позволяет паять изделия с большими зазорами. Кроме того, наполнитель участвует в диффузионном взаимодействии с припоем и может быть использован для придания соединению специальных свойств. [6]
Для пайки никелевых жаропрочных сплавов широкое применение получил порошковый композиционный припой ВПрП-40Н, состоящий из 60 % порошка припоя ВПрП и 40 % порошка наполнителя следующего состава: 1 8 - 2 2 % Si, 0 6 - 1 2 % В, Ni - остальное, с температурой плавления ИЗО-1400 С. Пайку производят при температуре 1120 С в среде нейтральных газов ( аргон, гелий или аргон с продуктами распада NH4BF4 или KBF4) или в вакууме 6 65 - 0 00665 Па с нагревом в печи или ТВЧ. [7]
В настоящее время выделяют три основных способа применения композиционных припоев и получения композиционной структуры паяных швов. [8]
Для пайки никелевых сплавов с зазорами 0 5 - 1 5 мм используют в виде пасты композиционный припой ВПр11 - 40Н: наполнитель с более высокой, чем у прииоя ЕПрП, температурой плавления, помещенный в зазор, препятствует вытеканию припоя, повышает коррозионную стойкость паяемого металла. Пайка пористых материалов требует наполнителя в виде сетки, порошков, которые удерживали бы матрицу припоя, не позволяя ей растекаться по поверхности. [9]
Наполнитель композиционного припоя в виде порошка, сетки, волокон образует разветвленный капилляр, удерживающий большую часть жидкого припоя ( матрицы), излишками которого осуществляется смачивание поверхностей паяемых материалов. [10]
Первый способ включает в себя пайку припоями, обеспечивающими возможность получения в шве структуры твердых растворов, оптимальной при работе изделий в условиях воздействия агрессивных сред, циклических нагрузок и сверхнизких температур. В этом случае композиционные припои используются в виде многослойных фолы, покрытий, послойного нанесения порошков, сеток в сочетании с ленточным или порошковым припоями. Для снижения температуры пайки компоненты слоев подбирают таким образом, чтобы в процессе контактного плавления происходило образование жидкой фазы, обеспечивающей смачивание и растворение паяемых материалов, покрытий, буферных прослоек и легирование шва, что придает соединению высокие механические и коррозионные свойства. Так, для получения прочных паяных соединений из титановых сплавов применяют покрытия систем Си-Zr ( ов г 540 - н640 МПа), сложные покрытия Си - ( Со-Ni) - Си ( ов х, га 660 МПа), режим пайки 950 - 1000 С, время 15 - 60 мин. Дальнейшее увеличение прочности до 870 МПа ( при 980 С, 120 мин) было достигнуто при использовании покрытия 80 % Си Ч - 20 % Ni. При пайке ниобия с медью и ниобия со сталью 12Х18Н10Т для снижения хрупкости предложены слоистые композиционные проставки, позволяющие регулировать количество жидкости за счет ограничения содержания активного металла ( фольга из титана, размещенного в шве. Прочность шва, имеющего структуру твердого раствора системы Си-Ti - Nb, близка к прочности паяемых материалов. Для ограничения растекания припоя и запаивания узких каналов при пайке гофрированных или оребрен-ных конструкций перспективно применение двухслойного композиционного припоя, состоящего из сетки, и припоя в виде фольги или смеси порошков. [11]
Преимущество волокон как упрочнителя заключается в ином механизме упрочнения по сравнению с дисперсными частицами, и эффективность упрочнения в основном будет зависеть от свойств волокон, а матрица действует как среда, передающая напряжения. Таким образом, при создании композиционных припоев в качестве матрицы в этом случае может быть использован широкий спектр металлов и основные требования к матрице будут сводиться к обеспечению качественного смачивания наполнителя и паяемых материалов. [12]
В процессе пайки в нейтральных средах или вакууме при температуре выше 300 С происходит испарение акриловой смолы из пасты без сажистого осадка. Когда требования, предъявляемые к паяным соединениям, не могут быть обеспечены обычными припоями, целесообразно применение композиционных припоев. [13]
Для предотвращения пористости, возникающей в результате эффекта Киркендялла, зазоры при диффузионной пайке стремятся выбирать минимальными. Широкие возможности формирования в шве структуры с требуемым комплексом эксплу-атациопных свойств открываются при сочетании диффузионной пайки с использованием композиционных припоев. [14]
Поэтому контактные поверхности тщательно очищают, что часто достигается с помощью различных флюсов. После первоначального контакта п установления в монослоях поверхностных атомов межфазных связей дальнейшее взаимодействие осуществляется растворением твердых металлов в жидком припое или диффузией компонентов припоя в твердые металлы ( либо обоими процессами одновременно) с образованием в зоне контакта твердых растворов новых хим. соединений - иитерметаллндов. В некоторых системах диффузионные процессы и образование новых фаз ые происходят. Прочность соединения снижается, если в зоне контакта образовалась толстая прослойка хрупких интерметаллндов. Это учитывают при выборе припоев и режимов пайки. В зависимости от типа применяемого припоя различают: пайку жидкими однофазными расплавленными припоями, твердеющими при охлаждении и кристаллизации; пайку пастообразными диффузи-онно-твердеющимн припоями, кристаллизующимися при изотермической выдержке вследствие реакций между твердой и жидкой частями припоя, что приводит к образованию фаз с высокими т-рами плавления; пайку композиционными припоями, состоящими из расплавляемой фазы и твердого порошкообразного наполнителя, регулирующего мех. Для пайки этих материалов разработаны спец. Различают два типа процесса пайки неметаллических материалов: с предварительной металлизацией поверхности спец. [15]