Флюс для низькотемпературного паяння алюмінію та його сплавів

Реферат: Винахід стосується флюсу для низькотемпературного паяння алюмінію та його сплавів легкоплавкими припоями. Флюс містить, мас %: тетрафторборат кадмію з морфоліном-12,315,0; тетрафторборат цинку з морфоліном-7,7-9,5; гліцерин-решта. Технічний результат: покращено змочування, розтікання та заповнення капілярних зазорів паяння алюмінію в широкому інтервалі температур 220-320 °С. UA 101513 C2 (12) UA 101513 C2 UA 101513 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до паяльних матеріалів, зокрема, до складу флюсу для низькотемпературного паяння алюмінію та його сплавів, і може бути використаний в різних галузях промислового виробництва при паянні виробів з алюмінію та його сплавів. 3 Відомий флюс (А. с. 325141 СССР, МКИ В 23k 35/36, В 23k 35/14. Флюс для пайки и лужения алюминия / В. И. Павлов, И.Л.Лазебник, В.М.Красноперов и Л.А.Широков (СССР), -№ 1482009/25-27, заявл. 02.Х.1970, опубл. 07.1.1972), що містить такі компоненти (мас. частка, %): амоній борфтористий – 4-22, ароматична кислота 2…10, аміноспирт - інше. Недолік цього флюсу полягає в тому, що не забезпечується якісне заповнення припоями паяльних зазорів насувних та таврових з'єднань. Окрім цього, флюс токсичний, потребує обов'язкового видалення залишків після пайки, які можуть призводити до корозії паяних з'єднань. 3 Відомий флюс (Pat. 112327 PRL, Int. СІ , B23k 35/34. Topnik do lutowania aluminium і innych metali / Henryk Misiorny (Poland). - №. 203991, oglosz. 14.01.78, opubl. 31.03.1982), для паяння алюмінію на основі триетаноламіну, що містить фторборати і фториди (мас. частка, %): тетрафторборат кадмію - 9, фторид амонію - 7, каніфоль - 1, триетаноламін - інше. Вказаний флюс має недостатню флюсуючу активність, що не забезпечує якості паяних насувних з'єднань. Корозійно-активні залишки флюсу необхідно обов'язково видаляти з поверхонь, що паяються із застосуванням спиртово-бензинової суміші (1:1). Як прототип вибраний флюс (А. с. 113764 СССР, класc 49h, 3101 Флюс для пайки алюминия /Л. И. Иванова, М.Л.Нестерова, Б.А.Максимихин (СССР). -№ 571431, заявл. 01.04.57) який, містить (мас. частка, %): тетрафторборат кадмію -10,0, тетрафторборат цинку - 2,5, тетрафторборат амонію - 5,0, триетаноламін - інше. Недоліком флюсу-прототипу є низька флюсуюча активність в капілярних зазорах внаслідок деструкції борфторидів цинку і кадмію, що не дозволяє використати даний флюс для формування паяних насувних з'єднань з алюмінію та його сплавів припоями на основі свинцю і кадмію. Недоліком також є порівняно трудомістка процедура вилучення флюсового залишку з поверхні паяного виробу. В основу винаходу поставлена задача створити флюс для низькотемпературного паяння алюмінію і його сплавів, який має високу активність у широкому температурному інтервалі 215…320 °C паяння, забезпечує якісне формування з'єднань з алюмінію і його сплавів припоями на основі олова, кадмію, свинцю. Ця задача вирішується за рахунок введення до складу флюсу синтезованих активаторів . порошкоподібних, стійких комплексних тетрафторборатів кадмію Cd(BF 4)2 2Mr і цинку . Zn(BF4)2 2Mr з азотвміщуючою органічною основою - морфоліном з формулою C4H9NO та використання як розподільчого середовища з високою температурою кипіння 290 °C -гліцерину (1,2,3-пропантріол) з формулою НОСН2СН(ОН)СН2ОН, що дозволяє значно розширити температурний інтервал активності та якісне паяння всіх типів з'єднань з алюмінію і його сплавів легкоплавкими припоями. Вміст компонентів флюсу встановлений в наступних межах (мас. частка, %): комплексні сполуки тетрафторборату кадмію з морфоліном 12,3-15,0; тетрафторборату цинку з морфоліном 7-9,5; гліцерин - решта. Флюс, що пропонується являє собою суспензію отриману механічним змішуванням порошкоподібних комплексних сполук тетрафторборатів кадмію і цинку з морфоліном в гліцерині і доведену до рівномірного розподілення частинок активаторів в усьому об'ємі рідкого дисперсного середовища. Комплексні сполуки синтезували, розчиненням відповідних карбонатів металів (М) в тетрафторборній кислоті в стехіометричних кількостях з послідовним додаванням вихідної азотвміщуючої органічної основи (ліганду - L), в співвідношеннях M:L рівних 1:2, 1:4, 1:6. Виділені осади відфільтровували, промивали етанольно-ефірною сумішшю (1:1), висушували в ексикаторі над фосфорним ангідридом (Р2О5) до постійної маси при кімнатній температурі, або іншими речовинами, що віднімають воду. Індивідуальність синтезованих . . тетрафторборатних комплексних сполук складу Cd(BF4)2 2Mr і Zn(BF4)2 2Mr доведена методами хімічного, атомно-абсорбційного, ІЧ-спектроскопічного та термогравіметричного аналізів, як описано в (Синтез и физико-химические свойства комплексных тетрафторборатов цинка (II) и кадмия (II) с азотсодержащими органическими основаними / А.Н.Чеботарев, М.В.Шестакова, В.Ф.Хорунов, О.М.Сабадаш, Т.М. Щербакова // Укр. хим. журн.-2000. - Т. 66, N 8. - С. 81-86). Після фазового переходу плавлення в інтервалі 110-150 °C термічна дисоціація комплексних тетрафторборатів кадмію і цинку з морфоліном проходить у дві стадії: на першій втрата двох моль BF3 в інтервалі температур 215-360 °C, а на другій - сублімація і деструкція азотвміщуючої органічної основи з окисленням продуктів термолізу в інтервалі – 300-500 °C Висока стабільність компонентів та вибраний склад флюсу забезпечує добре змочування, 1 UA 101513 C2 5 10 розтікання і заповнення капілярних зазорів припоями на основі олова, кадмію та свинцю в широкому інтервалі температур 220-320 °C паяння алюмінію та його сплавів. Паяння алюмінію та його сплавів із застосуванням вказаного флюсу проводиться таким чином: в місці з'єднання укладають припій, а на поверхні деталей, що паяються наносять рідкий флюс, потім деталі нагрівають і проводять паяння. Вплив вмісту активаторів на технологічні властивості флюсу при паянні алюмінію (А199,3) припоєм Pb-17,8Cd-1Zn оцінювали за такими чинниками: коефіцієнту розтікання припою (S), згідно стандарту JIS Z 3197-1986 (Японія), межі міцності на зріз (  зр.) паяних з'єднань згідно ГОСТ 23047-78 і коефіцієнту заповнення (Кзап.) припоєм горизонтального зазору згідно ГОСТ 24850-75. Межі вмісту компонентів флюсу вибрані за результатами випробувань приведені в таблиці. Додатковою перевагою флюсу є мала його токсичність і низька корозійна активність завдяки рН7 його залишків за шкалою універсального індикатора ПНД50-975-84. Таблиця Хімічний склад і технологічні властивості низькотемпературних флюсів Номер флюсу Склад флюсу (мас. частка, %) 1 2 3 4 5 6 Прототип 15 20 s, % Активатори . Cd(BF4)22Mr Zn(BF4)2 2Mr 20 12,5 20 2,9 12,3 7,7 15 9,5 4,6 12,5 4,6 2,9 Cd(BF4)-10, Zn(BF4)-2,5 NH4BF4-5 Середовище Гліцерин 67,5 77,1 80 75,5 82,9 92,5 Триетаноламін 83,5 77,8 86,5 86,9 83,0 77,4 82,8  зр, МПа 40,0 33,0 45 48 39,0 37,0 34,0 К3, % 90 40 100 100 90 80 50 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Флюс для низькотемпературного паяння алюмінію та його сплавів з використанням органічного розподільчого середовища і металборфторвміщуючих активаторів, який відрізняється тим, що як розподільче середовище використаний гліцерин, а як активатори комплексні сполуки тетрафторборатів кадмію і цинку з морфоліном, а склад компонентів флюсу вибраний в наступних межах, мас. %: тетрафторборат кадмію з морфоліном 12,3-15,0; тетрафторборат цинку з морфоліном 7,7-9,5; гліцерин - решта. 2. Флюс за п. 1, який відрізняється тим, що використовують активатори в складі готової суміші, що вміщує їх у вигляді суспензії в гліцерині. 25 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2