Припій для середньотемпературного паяння

Изобретение относится к пайке, в частности к пайке меди, серебра и их сплавов, в электроаппаратостроении и машиностроении, где к паяным соединениям предъявляются высокие требования по площади пропая, а следовательно, и электропроводности Наиболее близким по технической сущности к заявляемому припою является припой МФСУ 92-6-2 [4], содержащий фосфор, сурьму и медь при следующем соотношении ингредиентов, мае % Фосфор 6,0 Сурьма 2,0 Медь Остальное. Недостатком этого припоя является низкая площадь пропая от 40 до 60% и растекаемость. Известно, что недостатком припоев (сплавов) состава медь-фосфор, медь-сурьма является склонность к ликвации и образованию ликвэционной пористости, а следовательно, и непропаев. Объясняется это на уровне межатомного взаимодействия в сплавах. Сплавы могут быть растворами замещения или внедрения. Обязательным условием в растворах замещения является одинаковый или близкий размер атомов. Только тогда они могут заменять друг друга в узлах кристаллической решетки и образовывать раствор. Характер распределения атомов зависит от температуры и длительности протекания процесса. До 8% разница в размерах атомов не играет роли, но более 12% делает невозможным образование сплавов, В рассматриваемом случае известный припой содержит сурьму, радиус атома которой равен 1,41Ǻ, а радиус атома меди 1,28Ǻ. Растворителем в системе медь-фосфор-сурьма является медь, т.к. в твердом состоянии сплава сохраняется кристаллическая решетка меди. В данном сплаве может образоваться только твердый раствор внедрения при соблюдении определенных условий - выдержка определенной длительности температуры охлаждения. Такого можно достичь только в литейном сплаве. При пайке такие условия невозможны. Поэтому система не образует ориентированной кристаллической решетки и, как следствие, образуется ликвация, т.е. пористость, паяный шов является несплошным. В основу изобретение поставлена задача создания такого припоя для пайки, который за счет введения цинка, обеспечивает площадь пропая не менее 90%, в результате чего повышается электрическая износостойкость паяных деталей и изделий в целом. Поставленная задача решается тем, что в припой для средиетемпературной пайки, содержащий фосфор, сурьму и медь, дополнительно введен цинк при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Именно за счет того, что в припой введен цинк в пределах от 3 до 4%, получают припой с высокой смачиваемостью, а паяные соединения с высокой площадью пропая. Достигается это за счет того, что медь и цинк образуют плотную кристаллическую решетку вследствие замещения и внедрения в решетке атомов меди атомами цинка, имеющими радиусы атомов практически одинаковые (1,27 и 1,28Ǻ, чего не образуют медь и сурьма, т.к. радиус атома последней равен 1.41Ǻ, т.е. медь с цинком образует твердый раствор, обладающий хорошей смачиваемостью, ликвация в паяном шве значительно ниже, что подтверждается высоким процентом пропая. Для изготовления припоя применены следующие материалы: медь катодная (электролитическая) марки МО, Μ1 (ГОСТ 859-78), цинк ЦО, Ц1 (ГОСТ 3640-79). сплав медь-фосфор МФ9, МФ10 (ГОСТ 4515-81), сурьма Су2 (ГОСТ 1089-82). Шихту готовят из следующего расчета, %: Так, например, при плавке 8 кг припоя готовят: Cu - 2,0 кг, Cu Ρ - 5,5 кг, Ζn - 0,32 кг, Sb-0,16 кг. Порядок плавки следующий. В разогретый до температуры 600-650°С графитовый тигель погружают медь катодную и медь Фосфористую. После расплавления этих материалов в расплав вводят цинк и сурьму. После полного расплавления шихты доводят температуру расплава до 850-900°С и разливают расплав в подготовленный кокиль. Для изготовления припоя 0 6 мм применяют ручной кокиль, который перед разливкой металла необходимо почистить, покрасить графитосодержащей краской препятствующей прилипанию припоя к металлическому кокилю и подогреть до температуры 250-300°С. Заливка припоя должна производиться равномерно с целью поддержания стабильной температуры кокиля. Указанное в формуле процентное содержание цинка в припое является оптимальным. Это подтверждают данные табл. 1 паяных нахлесточных образцов площадью 200 мм2, изготовленных пайкой электросопротивлением на контактной точечной машине порошковым припоем. При содержании цинка менее 3,0% и более 4,0% снижается площадь пропая, а при.4,5%, кроме того, наблюдается интенсивное испарение цинка, чем создаются повышенные вредные условия труда. Припой изготавливают литьем в прутках и слитках в специальных кокилях и изложницах. Прутки применяют непосредственно при газопламенной пайке. Для получения припоя в порошке слитки и прутки измельчают до необходимой зернистости. Пайку припоем выполняют с применением флюса ПВ-209Х (ГОСТ 23178-78). Сравнительные испытания паяных методом электросопротивления на контактных точечных машинах нахлесточных соединений в лабораторных и производственных условиях существующими и предлагаемым припоями приведены в табл. 2. По данным таблицы видно, что качество пайки заявляемым припоем значительно выше, чем существующими. Кроме того, заявляемый припой позволяет получать паяные соединения высокой электропроводности, чем повышается надежность и предельная коммутационная способность электрических низковольтных аппаратов. Припой является заменителем серебряных припоев, что позволяет исключить применение дефицитного, дорогостоящего серебра.