Припой для пайки графита

1 6 2768 ОП ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Соцналнстнческнх РеспубликАВТОРСКОМУ СВИ ЕЛЬСТ 61) Дополыительн авт. ид-ву.08.76 ( М. Кл 23 К 35,30 22 С 38/08 ением заявк исоеди дарственный комнтета Министров СССР(43) Опубликова (45) Дата опубл юллетець о 2 о 30.06(088,8) по делам изобретен н открытнникования оп сания 72) Авторы, Сидоренко, А изобрстсцц орцев и ар: 4) ПРИПОЙ ДЛЯ И ГРАФИ 71) Заявитель Уральский ордена Трудовогоинститут Изобретение относится к области пайки, вчастности к составу припоя для пайки графита с графитом, металлами и сплавами, который расширяет возможцости применения графита в атомной и ракетной, электровакуумцой 5 и полупроводниковой технике, электроэцергстцкс, черной и цветной металлургии, химической ц машицостроцтсльцой промышлешюстц,Известпы припои па основе окелезо-цикелсвых сплавов, в состав которых водят титан, 10 цирконий, кремний, бор 11.Надежные соединения графита с графитом,металлами и сплавами могут быть получены, если припои хорошо смачивают графит и растекаются по нему, имеют согласовапцый 5 или близкий к графиту коэффициецт температурного расширения (КТР) . Если припой после расплавления и контактного взаимодействия с углеродом остается пластичным и тем самым обладает способностью к релаксации 2 О температурных цапряжеций за счет пластической деформации, то припои, содержащие карбидообразующие элементы, после взаимодействия с углеродом образуют твердые карбидцыс слои, которые имеют склонность к 25 хрупкому разрушсццю. Кроме того, получение прппоев ца основе карбцдообразующих элементов требует дополнительных техполопческих затрат в связи с трудностью обработки давлением, 30 расцого Знамени политехцически. С, М. Кирова Известен также припой для пайки графита, компоненты которого взяты в следующем соотношецци, вес. %: никель 30 - 50, элементысфероидизаторы графита цз группы: иттрпй - церий 0,03 - 1, железо - остальное 21.Этот припой хорошо растекается ц смачивает графит, це образует карбидов прц затвсрдевации, после цауглерожцвацця цмсст КТР, близкий к графиту, обладает орошцмц тсцолопгческимц свойствамц,Однако этот припой имеет малую температурную область согласовацпя КТР с графитом, Величины цх КТР могут быть согласовацы только в интервале температур 20 - 150 С. Рассогласование КТР в темпсратурцой области выше 150 С может привести к гозццкцовецию значительных температурцыцапряжецпй ц разрушению соединения, Этот цсдостаток может оказаться решающим для паяцых изделий, работающппрц цпклц иски меняющейся температуре.Целью цзобретешя является топьисис кч- чества паяцого соединения путем расширения температурпой области согласования КТР припоя и графита.Предлагаемьй припой отличается от цзвсстцых тем, что в его состав дополццтслцо введеп кобальт прц следующем соотношении компоцецтов, вес. /,:Кобальт 4 - 16612768 имеют средний КТР па 10 - 25% ниже, чем исходный (бескобальтовые) . Такое изменение величины КТР у предлагаемых п обзэясняется особенностями кобальтсодержащих 5 сплавов. Кобальт, введенный в состав сплава,позволяет повысить температуру точки 1(юри но сравнснио с железо-никелевыми сплавами, В связи с этим принои, содержащие кобальт, сохраняют до более высоких температур фер ромагнитное состояние, ответственное за ихмалый КТРВ таблице сводеп данные по исследованным составам припоев и приведеп КТР для каждоо из них.15 На фиг. 1 и 2 приведены температурные иконцентрационные зависимости КТО для некоторых составов припоев. График на фиг. 2 иллюстрирует влияние кобальта на средний КТР науглероженных Ге-припоев в интервале 20 температур 20 - 600 С: кривая а - без кобальта, кривая б - 5% кобальта, кривая в - 15% кобальта. Никель 15 - 55 Иттрий илп церий 0,03 - 1 железо ОстальноеПредлагаемый припой обеспечивает хорошую смачиваемость графита, отсутствие в шве хрупких карбидов, возможность создания равнопрочного графиту соединения за счет изменения формы графита в шве с пластинчатой на шаровидную, высокую стойкость паяных соединений к термоциклированию, пластичность материала шва, а следовательно, и его способность к релаксации напряжений, а также хорошие технологические свойства, включающие возможность обработки припоя давлением,Благодаря введению в состав припоя кобальта удается согласовать КТР припоя и графита в температурной области 20 в 4 С, а для некоторых углеграфитовых материалов и в более широком интервале температур до 600 С.Припои, содержащие кобальт 15 и 15%),Таблица 1 Величина КТР(град. ) для температур, 10,С СреднийКТР винтервалетемператур20 - 600 Са(10г рад,Состав припоя, вес, оо Образец,250 650 450 350 550 50 150 Со 54 45 123 58 41 54,8 63 82 111 65 51 61 70 102еще шире. При содержании кобальта 10 - 16% припой имеет постоянный КТР до температур 25 400 - 600 С. На базе этих припоев мокно получать спаи с графитом, согласованные по КТР в температурной области до 600 С. Например, припой, содержащий 15% Со (см.фиг. 1, кривая в), имеет КТР 60 - 65 К 30 К 10 т град. -до температуры 400 С. Эта величина КТР в данном температурном интервале совпадает с КТР графитов МПГ, МПГ.Припой, содержащий 15% Со, но с другим содержанием Ге и М, имеет КТР порядка 100 К 35 Х 10 -град. -в температурном интервале до600 С (см. фиг, 1, кривая г). Этот припой с Из таблицы видно, что припои, содержащие 4 - 10% Со, согласованный с графитом КТР в области температур 20 - 400 С. Например, введение кобальта в количестве 5% (см. фиг.1, кривая б) позволяет значительно снизить КТР припоя по сравнению с припоем без кобальта в температурной области выше 200 С. При относительно равных КТР в области температур до 200 С этот припой лучше согласуется по КТР в температурном интервале 20 - 300 С с графитами марок ГМЗ, ПРОГ, ЛРВ, ЭЭГ, 1(ПГ, чем припои, не содержащие кобальт, а для графитов марок МПГ, МПГтемпературный интервал согласования КТР 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 64 59,8 39,9 64,8 59,8 57,8 54,8 49,8 39,9 64,8 59,8 54,8 49,8 39,9 29,9 34,9 54,8 24,9 29 9 31,9 34,9 39,9 49,8 19,9 24,9 29,9 34,9 44,8 5 5 5 10 10 10 10 10 10 15 15 15 15 15 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 О,З 0,3 40 48 127 60 48 63,3 56 84 104 65 54 70 77 100 89 59 125 64 55 56 63 79 112 86 58 60 64 103 121 72 121 95 81 72 74 78 110 109 80 60 63 105 138 108 117 105 118 108 95 82 115 98 109 87 78 101 144 138 110 122 142 122 13 о 116 106 124 122 126 109 102 147 156 136 98 155 138 148 160 135 116 145 139 151 122 100 80 120 84 82 80 84 87 111 92 82 78 77 102612768 15 ЮО О О ЛОО 400 5 О ер ажура,успехом может использоваться для пайки графитов, полученных способом термомеханической обработки.Увеличение содержания кобальта в припое до 200/о уже пс дает каких-либо преимуществ. В связи с этим верхнее содержание кобальта в предлагаемом припое целесообразно ограничить величиной 16%. Формула изобретения 1. Припой для пайки графита, содержащий никель, железо, элемент-сфероидизатор графита, выбранный из группы: иттрий - церий, отличающийся тем, что, с целью повышения качества паяного соединения путем расширения температурной области согласования коэффициентов термического расширения прнпоя и графита, в его состав дополнительновведен кобальт при следующем соотношениикомпонентов, вес. %:Никель 15 - 55 5 Элемент-сфероиднзаторграфита, выбранныйнз группы: иттрпй-цернй 0,03 - 1Кобальт 4 - 16Железо Остальное 10 2. Припой по п. 1, отличающийся тем,что он содержит нттрпй, церий в виде мишметалла. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3439858, кл. 228 - 56, 1969,2, Авторское свидетельство СССР421459, кл. В 23 К 35/30, 1972.612768 5 55 Со бес / Составитель В, Плахтий торы: Л, Котов и Н. Федоров Подппсно каз 1255/7НПО 45 Типография, пр. Сапунова, 2 едактор О. Юркова Тсхрсд Н. Рыбкин Изд.515осударствснного комитета С по делам изобрстений113035, Москва, Ж, Рауш Тираж 1263вета Ми пист открытийкая наб д,