Присадочный материал для сварки и пайки

(51 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ МУ СВИДЕТЕЛЬС ВТО(57) Изобретение относится к сваркеке, в частности к составу присадочнтериала, который может быть испол Изобретение относится к технике сварки и пайки, в частности к составу присадочного материала, и может быть применено при изготовлении изделий, предназначенных для работы в атмосфере особо чистого водорода и в первую очередь диффузионных элементов, изготавливаемых в основном из сплавов палладия. ТакИе диффузионные элементы требуются черной и цветной металлургии, электронной промышленности, приборостроению, химическому машиностроению и другим отраслям народного хозяйства.Специфика существующих конструкций диффузионных элементов для получения особо чистого водорода состоит в том, что они по существу содержат 2 разнородных материала: сплав на основе палладия, через который осуществляется диффузия водоропри изготовлении изделий из палладия, железа или никеля, предназначенных для работы в атмосфере особо чистого водорода. Цель изобретения - обеспечение герметичности и повышение термоциклической стойкости соединений при работе в атмосфере особо чистого водорода. Присадочный материал имеет следующий состав, мас,%: никель 30 - 39; серебро 9 - 13; алюминий 0,05 - 0,15; рутений 0,2 - 0,8; палладий остальное. При выполнении условия О/ А 1 х Д Во=0,03 - 0,06, Данный присадочный материал использовался при сварке-пайке микроплазменной дугой на токе 3 - 5 А в атмосфере Аг+50 Н 2 сплава палладия В 1 с коваром. Присадочный материал хорошо растекается и смачивает сплавы палладия и железа, пористость получается незначительная. Соединение выдерживают 65-100 термоциклов в Н 2 до потери герметичности.1 3. и, ф-лы,3 табл,да, и конструкционный материал, из которого изготавливаются коммуникационные детали типа газоотводящей трубки, трубной доски и т. и. Соединение этих разнородных материалов должно отвечать всем требованиям, предъявляемым к диффузионным элементам: вакуумной плотности, прочности, устойчивости в атмосфере водорода при высоких температурах и давлениях водосодержащих газовых смесей (нередко агрессивных). Из-за меняющихся условий работы диффузионных элементов в процессе их включения, длительной работы и выключения они должны обладать высокой термоциклической стойкостью. Этим требованиям должны отвечать и разнородные соединения, т, е. соединения сплавов палладия с конструкционными материалами, такими как сплавы на основе железа и никеля. Поэтому важным является выбор присадочного материала, предназначенного для сварки и пайки названных разнородных соединений.Известен сплав с т, пл. 980 - 1150 С, предназначенный для пайки хрома и сплавов, содержащих хром, а также для зубоврачебной техники. Этот сплав содержит, мас,: палладий 36 - 60; никель 20-47,5 и по крайней мере один из элементов: серебро 0 - 35; олово 0 - 32; индий 0 - 32; галлий 0-11, а также один или более элементов: золото 0-10; германий О - 4,4; кремний О - 2,9; элемент-раскислитель (литий) примерно 0,025.Сплав хорошо смачивается и растекается, имеет высокую прочность и коррозионную стойкость при повышенных температурах, однако не обеспечивает герметичности, а в атмосфере особо чистого водорода и при сварке-пайке склонен к образованию несплошностей.Наиболее близким к предлагаемому является палладиевый припой, предназначенный для зубопротезирования, содержащий, мас. : золото до 12; серебро до 12; никель 25-40, индий 0,3 - 3,0; алюминий до 2; палладий остальное, При этом рекомендуется соотношениеРсИ - й (5,5 - 7,0);(3,0-4,5),Недостатками этого сплава являются нестабильность качества сварных или паяных разнородных соединений диффузионных элементов, которые, помимо случаев негерметичности в исходном состоянии, часто обнаруживают ее спустя непродолжительное время после эксплуатации в атмосфере особо чистого водорода,Цель изобретения - обеспечение герметичности и повышение термоциклической стойкости соединений при работе в атмосфере особо чистого водорода,Поставленная цель достигается дополнительным введением рутения в состав сплава, содержащего, мас.ф, никель 30 - 39; серебро 9-13; алюминий 0,05-0,15; рутений 0,2-0,8; палладий остальное. Кроме того, произведение процентного содержания алюминия и рутения составляет 0,03 - 0,06.Предлагаемый присадочный материал. можно использовать при выполнении эксплуатируемых в атмосфере особо чистого .водорода разнородных соединений сплавов палладия со сплавами на основе железа или никеля.Содержание никеля и серебра в сплаве ограничено соответственно до 30 - 39 ф и до 9-13 % по следующим причинам; во-первых, это обеспечивает температуру плавления присадочного материала 1200 С, что на 200-270 С ниже температур плавления соединяемых разнородных материалов; во вторых, при таких ограничениях присадоч 40 нивали в процессе их сварки-пайки микроплазменной дугой на токе 3 - 5 А в атмосфереАг+5 о, НВ табл. 3 приведены свойства сравнива емых материалов: растекаемость и смачива емость сплавов (качественно), пористостьполучаемого соединения и число термоциклов в атмосфере особо чистого водорода до потери герметичности соединения. Последние испытания проводили в кварцевой тру 50 55 5 10 15 20 25 30 35 ный материал обладает хорошей жидкотекучестью, хорошо смачивает соединяемые материалы, дает пластичные швы (соединения), мало подверженные пористости, влиянию температуры и давлению водородосодержащей газовой среды.В табл. 1 приведены данные по твердости НВ и температурному коэффициенту электросопротивления а для палладиевых сплавов с различным. содержанием никеля и серебра. Эти данные дают информацию о пластичности и температурной стабильности сравниваемых сплавов,Как видно, при рекомендуемых пределах содержания М 1 и Ад сплав обладаетумеренной твердостью (71-94,1 кг/мм ) при невысоком (19,76 - 24,3010 ) температурном коэффициенте электросопротивления.Рутений введен в сплав для измельчения структуры и повышения прочности в условиях знакопеременных нагрузок, связанных с термоциклированием, в том числе в атмосфере особо чистого водорода. Поскольку алюминий как модификатор исполняет аналогичные функции, его содержание должно согласовываться с содержанием рутения,Эксперименты показали, что алюминий сильно ухудшает смачиваемость и жидкотекучесть сплава, поэтому содержание алюминия ограничивают до 0,15 . Содержание алюминия следует уменьшить при увеличении содержания в присадочном материале рутения, Их процентное произведение равно 0,03 - 0,06.Химический состав опытных присадочных материалов и сплава-прототипа приведен в табл. 2.Служебные свойства материалов оцебе, наполненной водородом при Р=0,2 МПа, На эту трубу надвигали электрический муфельный нагреватель, вызывая разогрев испытуемого разнородного соединения, представляющего собой телескопическое соединение коваровой трубки из палладиеврго сплава типа В 1, сварка-пайка которых была осуществлена каждым из испытуемых материалов. Диаметр этих трубок составлял около 4 мм при толщине стенки 0,5 мм. При испытаниях время одного термоцикла со1719181 Таблица 1 бл аблиц Смачиваем ост Растекаемо Количество термоциклов в Н 2 до потери гер- метичности истость соеди- нения лав,палладия на палла а желез Отсутствует Незначительная То же Отсутствует Незначительная Значительная77 92 100 100 65 12 Хороша То же Затрудненн Хорошая Хорошая То же6 пртотип7 ОтсутствуетначительнаяТо же 30.2023Хорошая То же Х оша же. ставляло около 20 мин. Как видно, наихудшие показатели имеет сплав - 6 (прототип), Сравнительно невцсокая термоциклическэя стойкость - у сплавов ММ 8, 9 и 7. Это связано с тем, что для них не выполняется зависимость % А х % Во=0,03-0,06. Это произведение составляло 0,07 у сплава М 7,0,02 у сплава ЬЬ 8 и 0,02 у сплава Ь 9.Таким образом, предложенный присадочный материал имеет повышенную термостойкость в водороде при сохранении герметичности. Формула изобретения 1. Присадочный материал для сварки ипайки сплавов палладия со сплавами на основе железа или никеля, содержащий никель, серебро, алюминий и палладий, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения герметичности и повышения термо ц клической стойкости соединений приработе в атмосфере особо чистого водорода, он дополнительно содержит рутений при следующем соотношении компонентов, мас %10 Никель 30-39Серебро 9-.13Алюминий 0,05-0,15 Рутений 0,2-0,8 Палладий Остальное 15 2, Материал по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что произведение процентного содержания алюминия и рутения составляет 0,03 - 0,06.