Флюс для высокотемпературной пайки

(71) Заявител 54) ФЛЮС ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНО ПАЛКИДанное изобретение относится к паяльному производству, в частности к флюсам для высокотемпературной пайки, применяемым преимущественно при индукционной пайке твердосплавного инструмента.Известен флюс для высокотемпературной пайки 1, содержащий, вес. о:Бура 1.ТКислота борная 78Кальций фтористый 10Основной недостаток этого флюса - низкое качество соединения при пайке твердо- сплавного инструмента. Одной из причин низкого качества паяного твердосплавного инструмента является плохая смачиваемость поверхности твердых сплавов припоями. Кроме того, наличие свободного и химически связанного углерода на поверхности твердо го сплава препятствует припою образовать в процессе пайки взаимные металлические связи на границе раздела припой - твердый сплав и тем самым обеспечить механическую прочность паяного соединения.Для увеличения активности флюса по отношению к свободному и химически связанному углероду твердого сплава во флюс вводят окислы переходных металлов, например кобальта и вольфрама, химическое родство которых с кислородом при температуре пайки сравнительно невелико.Наиболее близким по своему составу и достигаемому эффекту к предлагаемому является флюс 2,содержащий, вес. %:Фтористый калий 5,0 - 8,0 Фтористый натрий 2,0 - 4,0 Окись кобальта 0,1 - 1,0 Окись вольфрама 1,0 - 10,0 Вольфрамат кобальта 0,1 - 8,0 Кислородное соединениеб ра Остальное В процессе пайки устранение вредного влияния углерода на смачиваемость поверхности твердого сплава достигается тем, что при 850 в 1200 С окислы кобальта и вольфрама термически разлагаются и выделяют кислород, который расходуется на окисление карбидов с последующей возгонкой углерода в виде угарного и углекислого газа в атмосферу.Однако в известном флюсе на границе раздела припоя и твердого сплава имеются шлаковые и газовые включения, что снижает плотность паяных соединений и, следовательно, ухудшает их эксплуатационные856719 Таблица 1 Состав флюса, вес, 7 Борный ангидрид В О ДисилицидтанталаТа 51 пп 4,2 0,12 0,2 Остальное 6,5 4,2 6,36 То же 8,8 8,2 12,6 свойства. В наибольшей степени этот недостаток флюса проявляется при индукционной пайке резцового инструмента из числа твердых сплавов систем карбид вольфрама - карбид титана - кобальт, карбид вольфрама - карбид тантала - ко 5 балы и карбид вольфрама - кобальт, содержащих относительно невысокий процент кобальта.Цель изобретения - создание флюса для высокотемпературной пайки, обеспечивающего повышение плотности паяных соединений.Поставленная цель достигается тем, что флюс дополнительно содержит бориды и силициды переходных металлов с порядковыми номерами 21 - 28 и 39 - 42 при следуюшем соотношении компонентов, вес. %:Фторидыщелочноземельныхметаллов 4,2 - 8,8Бориды переходных20металлов 0,12 - 12,6 Силициды переходныхметаллов 0,2 - 8,2Кислородное соединениебора Остальн 9 е Бескислородные соединения бора и кремния из числа переходных. металлов с порядковыми номерами 21 - 28, например группы железа (Ре, Со и %), окисляются, образуя боросиликатную массу, пленка которой обладает достаточной прочностью, плотностью и эластичностью, что позволяет надежно изолировать паяное соединение от внешней среды: в процесса пайки с индукционным нагревом токами высокой частоты тепло, генерируемое в поверхностных слоях металла, в первую очередь расходу- з 5 ется на сплочение разобщенных легкоплавких соединений бора. В этот период кислоКальций гек- Пентабосафтороси- рид моликат Са 51 Г либденаМо В родные соединения бора образуются за счет кислорода, адсорбированного на поверхностях подложки, пластинки твердого сплава, твердого припоя и в меньшей мере на поверхностях собственных частиц, Этот период флюсования в интервале 150 в 6 С обеспечивает монолитность карбидов на поверхности твердого сплава.Монолитность карбидной составляющей поверхности твердого сплава при выходе на температуру пайки до расплавления припоя обеспечивается тем, что окислы, например группы железа (Ге - В - Я, СО - В - Я и % - В - Я 1), способны увеличить плотность зашитного покрова на границе раздела флюс - твердый сплав путем создания запретной зоны для диффузии химически свободного кислорода и поверхности твердого сплава, при этом бор и его кислородные соединения являются замедлителями (ингибиторами) перевода химически связаного и свободного углерода в летучие соединения.Кроме того, являясь поверхностно-инертными соединениями по отношению к химически связанному и свободному углероду и обладая сравнительно ограниченной взаимной растворимостью Ге - В - Я, с одной стороны, и ЮС - Т 1 С - Со, с другой, боросиликаты железа на границе раздела флюс - твердый сплав способны тормозить массо- перенос кислородных соединений углерода, переход которых в шлак и газообразные продукты приводит к нарушению монолитности металлических связей на границе раздела припой - твердый сплав. В табл. 1 представлены примеры составов предлагаемого флюса.В табл. 2 - некоторые показатели качества паяных соединений.856719 Таблица 2 Технологические свойства Составфлюса Наличие коррозии на поХарактертвердогопаяного Качествопайкиналичиедефектов) разрушениясплава и оединения верхноститвердого сплава Поверхность Отдельные чистая поры в металле при поя То же Металл припояплотный То же как в процессе смачивания жидким припоем поверхности пластинки, так и на стадии их совместной кристаллизации.Таким образом, реализуется процесс индукционной пайки твердосплавного резцового инструмента, где в качестве флюса применяется предлагаемый состав, который обес.печивает монолитность карбидов, снижает твердость и увеличивает плотность металлических связей на межфазной границе припой - твердый сплав.Кроме того, снижается вероятность зарождения и развития трещин на подложке твердого сплава.40 формула изобретения Флюс для высокотемпературной пайки,преимущественно индукционной пайки твердосплавного инструмента, содержащий кислородное соединение бора и фториды щелочно-земельных металлов, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности паяных соединений, флюс дополнительно содержит бориды и силициды переходных металлов с порядковым номерами 21 - 28 и 39 - 42 при следующем соотношении компонентов, вес %:Бориды переходныхметалловФторидыщелочноземельныхметаллов 4,2 - 8,8 бориды переходныхметаллов 0,12 - 12,6 Применение флюса предлагаемого состава позволяет уменьшить количество адсорбированного кислорода по мере увеличения температуры в пределах 150 в 3 С путем предварительного подогрева паяемого соединения; свести до минимума количество адсорбированного кислорода при 350 С и выше путем обработки паяемой поверхности легкоплавкими боросодержащими материалами; предотвратить коррозионное разрушение в процессе пайки путем изоляции поверхности твердого сплава от окружающей среды прочными и эластичными боросиликатными соединениями переходных металлов; обеспечить равномерное объемное тепловложение в пластинку твердого сплава до расплавления припоя; снизить возможность перегрева пластинки твердого сплава в процессе нагрева и пайки; обеспечить постоянную вязкость боросиликатной защитной пленки путем термического разложения и обменных реакций бескислородных соединений бора и кремния; свести до минимума растворение металла, образующего карбиды, молекулярный и атомарный углерод поверхности твердого сплава в компонентах флюса, что позволяет сохранить геометрические размеры пластинки; путем комплексной обработки расплава припоя такими восстановителями, как водород, кальций и кремний в паяном шве и переходной зоне паяного соединения получить плотный металл; обеспечить образование металлических связей типа твердых растворов на границе раздела твердый сплав - припой Между 1-2 заточками имеет место выкрашивание режущейкромки. Стойкостьрезцов между очередной заточкой 125 мин Нормальный износ.Стойкость резцов между очередной зат очкой 185 мин Нормальный износ.Стойкость резцов между очередной заточкой 182 минСилициды переходныхметаллов 0,2 - 8,2Кислородное соединениебора ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 85671981. Хряпин В. Е. и Лакедемонский А. В.Справочник паяльщика. М., Ма 1 пиностроение, 1974, с. 115, табл. 189, флюс4.2. Авторское свидетельство СССР338332, кл. В 23 К 35/362, 1970 (прототип).Составитель Е. Говорин Редактор С. Родикова Текред А. Бойкас Корректор Г. Решетник Заказ 7082/16 Тираж 1148 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раущская наб д. 4/5 филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4