Комплексний склад для відновлення і захисту розплаву низькотемпературного припою від окислення і випаровування
Номер патенту: 116128
Опубліковано: 10.05.2017
Формула / Реферат
Комплексний склад для відновлення і захисту розплаву низькотемпературного припою від окислення і випаровування, що містить суміш гліцерину, сечовини, синтанолу, порошок дрібнодисперсного SiO2 з дисперсністю 5-15 мкм, який відрізняється тим, що як інгредієнти, які захищають дзеркало припою, склад додатково містить порошок технічного вуглецю (сажі), воду, а інгредієнти узяті в наступному співвідношенні (в %, мас.):
гліцерин, сечовина (у співвідношенні 2:1)
15-30
технічний вуглець (сажа)
10-15
синтанол
0,2-0,3
вода
5,0-7,0
порошок дрібнодисперсного SiO2
решта (до 100 %).
Текст
Реферат: UA 116128 U UA 116128 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до області радіотехніки і електроніки, а саме до технології збірки та монтажу радіоелектронних виробів методом пайки, і може бути використана для низькотемпературного паяння і лудіння легкоплавкими припоями провідників, а також електричних виводів електро-, радіоелементів та вузлів радіоелектронної апаратури (PEA) у стандартних технологічних процесах. Пропонується комплексний склад для відновлення і захисту розплаву низькотемпературного припою від окислення і випаровування, який може бути використаний в електронній, радіоелектронній, приладобудівній і інших галузях промисловості. Досягнутий на даний час рівень техніки в області, що розглядається, характеризується наступними винаходами. Відомий, склад для захисту припою від окислення [Авт. св. СССР № 1082596 А МКИ В23К 35/362, опубл. 30.03.84.], що містить: - відновлювач оксидних сполук (плавлений янтар); - хлористий метилен - органічна рідина, яка закипає при температурі 314 К, використовується як негорючий легколетючий розчинник плавленого янтарю у співвідношенні 1:1; - відновлювач-антиоксидант (іонол); - високотемпературні гартівні масла для захисту поверхні розплаву від доступу кисню. Склад містить інгредієнти в наступних кількостях, (мас. %): плавлений янтар 3,7-5,3 хлористий метилен 3,7-5,3 іонол 0,8-0,9 гартівне масло решта. Основні недоліки цього складу полягають в недостатній захисній відновлювальній активності від окислення, низькій температурі спалаху (440 К), складності очищення паяних вузлів від залишків захисної рідини, у необхідності ретельного відмивання контактних вузлів від залишків гартівного масла сумішшю органічних розчинників після паяння. Відомий "Склад для захисту припою від окислення", що містить гліцерин [Авт. св. СССР № 431978 М.Кл. В23К 35/362, опубл. 04.11.72]. Гліцерин є відновлювачем оксидних сполук. Рідина містить також натрієві солі жирних кислот - поверхнево-активні речовини (антиоксиданти), що гальмують чи запобігають окислювальним процесам. Рідина містить інгредієнти в наступних кількостях (в %, мас.): гліцерин 85-99,5 натрієві солі жирних кислот 15-0,5. Основні недоліки цього складу: 1. Низька температура спалаху (Т=447°К). Неможливість застосування рідини при температурі вище Т=447°К через небезпеку спалаху та наявності високого осмолення. Відомо, що при, паянні олов'яно-свинцевими припоями і припоями на основі олова, кадмію температура нагріву повинна бути вище 503 К і може перевищувати 673°К. 2. Недостатній захист розплаву припою від окислення, тобто недостатня захисна відновлювальна активність рідини, яка в процесі лудіння і паяння швидко осмолюється. В процесі експлуатації розплаву припою на його поверхні утворюється оксидна плівка, яка складається з суміші оксидів компонентів припою. Товщина плівки зростає із збільшенням температури і часу використання розплаву. Оксидна плівка погіршує реологічні характеристики припою (розтічність і змочуваність), налипає на поверхні паяних вузлів, утворюючи перемикачі між струмоведучими ланцюжками. В процесі експлуатації розплаву виникає необхідність періодичного видалення окисленого припою з поверхні, що призводить до великих трудових витрат і ускладнення технологічних процесів. Виникає необхідність захисту поверхні розплавленого припою від окислення. Наявність у складі захисної рідини 85-99,5 % - гліцерину призводить до появи на поверхні розплаву великої кількості продуктів осмолення, які потребують механічного очищення паяних елементів. 3. Висока випаровуваність рідини, що обмежує час експлуатації розплаву до 2-3 годин. Відомий "Склад для захисту дзеркала низькотемпературного припою" (найближчий аналог) [Патент України UA № а108301, МПК В23К 35/34, публ. 10.04.2015 р., Бюл. № 7]. Склад містить гліцерин, сечовину, синтанол, спирт етиловий або ізопропіловий (70 %) і порошок дрібнодисперсного діоксиду кремнію з дисперсністю 5-15 мкм, а інгредієнти узяті в наступному співвідношенні (в %, мас.): гліцерин, сечовина (у 10-25 співвідношенні 2:1) синтанол 0,2-0,3 1 UA 116128 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 спирт етиловий або 4,0-5,0 ізопропіловий (70 %) порошок дрібнодисперсного решта (до SiO2 100 %). Основні недоліки цього складу. 1. Недостатній захист розплаву припою від окислення, тобто недостатня захисна відновлювальна активність рідини. В процесі експлуатації розплаву припою його активні складові (гліцерин і сечовина), які є відновниками окислених компонентів припою, швидко випаровуються, осмолюються і вигорають. Це обмежує час експлуатації розплаву до 150 годин. 2. Обмеження температури експлуатації розплаву від 447°К до 673°К. Як низькотемпературні припої для пайки металів та їх сплавів використовують сплави на основі олово-свинець. Проте в країнах ЄС з липня 2006 року заборонено застосування свинцю в припоях. Головні причини переходу до безсвинцевих технологій: висока токсичність свинцю; посилення вимог до працездатності паяних вузлів, які експлуатуються під впливом великих термічних навантажень (до 423°К). При паянні і лудінні безсвинцевими припоями, наприклад на основі кадмію, температура паяння досягає 643-723°К. При збільшенні температури експлуатації розплаву збільшується швидкість окислення компонентів припою та осмолення і вигорання відновлюючих компонентів захисного складу (гліцерин і сечовина). В основу корисної моделі поставлена задача створення комплексного складу для відновлення і захисту розплаву низькотемпературного припою від окислення і випаровування з новим технічним результатом, який полягає в: - підвищенні відновлювальної та захисної активності; - підвищенні температури та часу експлуатації складу, що забезпечує тривалі експлуатаційні можливості припою; - збільшенні міцності та зменшенні поруватості захисного шару, що перешкоджає випаровуванню важких металів у складі припоїв. Поставлена задача вирішується тим, що комплексний склад для відновлення і захисту розплаву низькотемпературного припою від окислення і випаровування, що містить суміш гліцерину, сечовини, синтанолу, порошок дрібнодисперсного SiO 2 з дисперсністю 5-15 мкм, згідно з корисною моделлю, склад додатково містить як інгредієнти, що захищають дзеркало припою: порошок технічного вуглецю (сажі), воду, а інгредієнти узяті в наступному співвідношенні (в %, мас.): гліцерин, сечовина (у 15-30 співвідношенні 2:1) технічний вуглець (сажа) 10-15 синтанол 0,2-0,3 вода 5,0-7,0 порошок дрібнодисперсного решта (до SiO2 100 %). В результаті наукових досліджень, проведених в Міжвідомчому науково-навчальному фізико-технічному центрі Одеського національного університету імені І.І. Мечникова, розроблено комплексний склад для відновлення і захисту розплаву низькотемпературного припою від окислення і випаровування на основі флюсуючих компонентів: гліцерин; сечовина; технічний вуглець та наповнювач (дрібнодисперсний порошок діоксиду кремнію). Як органічний відновник оксидів припою, як і у складі найближчого аналога, використовується розчин гліцерину і сечовини, які в процесі експлуатації розплаву частково вигоряють і осмолюються. Співвідношення концентрацій 2:1 вибрано з урахуванням максимальної розчинності сечовини в гліцерині. Зі збільшенням температури та часу експлуатації розплаву припою зростає швидкість окислення вихідних його компонентів, а також падає флюсуюча активність компонентів захисного складу. Тому для підвищення флюсуючої активності захисного шару концентрація гліцерину і сечовини збільшена до 15-30 %. При збільшенні температури пайки окислювальні процеси значно посилюються. Тому для підвищення флюсуючої активності та часу експлуатації розплаву припою в захисний склад додатково вводиться технічний вуглець. Частками технічного вуглецю є глобули, що складаються з деградованих графітових структур. Міжплощинна відстань між графітоподібними 2 шарами складає 0,35-0,365 нм. Технічний вуглець має високорозвинену поверхню (5-150 м /г) зі значною активністю. На поверхні виявляються так звані кінцеві групи (- СООН, - СНО, - ОН, - С (О) - О -, - С (О) -), а також сорбовані залишки вуглеводнів, що не розклалися. Завдяки своїм фізико-хімічним властивостям технічний вуглець є хорошим відновником і адсорбентом. 2 UA 116128 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Технічний вуглець має комплексне призначення: відновлення окисленої поверхні розплаву припою; перешкоджання доступу кисню та випаровуванню компонентів припою; плівкоутворення внаслідок адсорбції продуктів осмолення органіки (гліцерин, сечовина) та залишків флюсу, який використовується при паянні (лудінні). Усе це дозволяє підвищити температуру паяння і час експлуатації розплаву припою. Порошок SiO2 (наповнювач) легше компонентів припою і знаходиться на поверхні розплаву. Він є тугоплавким, хімічно стійким і сприяє механічному захисту дзеркала припою від окислення, перешкоджаючи доступ кисню. Продукти осмолення органіки і залишки флюсів, які використовуються при паянні або лудінні, адсорбуються на частинках SiO 2 і технічного вуглецю, утворюючи на поверхні розплаву міцну однорідну захисну плівку, яка легко видаляється (при необхідності). 2 Крім цього висока дисперсність SiO2 (5-15 мкм) та високорозвинена поверхня (5-150 м /г) технічного вуглецю призводять до збільшення міцності та зменшення поруватості захисного шару, що перешкоджає випаровуванню важких металів у складі припоїв. Неіоногенна поверхнево-активна речовина синтанол використовується як змочувач і диспергатор технічного вуглецю і дрібнодисперсного діоксиду кремнію, вода - розчинник. Оптимальні кількісні співвідношення компонентів підібрано таким чином. Численні дослідження показали, що при розмірі частинок порошку SiO2 більш, ніж 15 мкм захисні властивості складу, що пропонується, починають погіршуватися, а при розмірі частинок порошку, менш, ніж 5 мкм починає мати місце поява грудочок порошку, що знижує якість лудіння і паяння. При концентраціях синтанолу від 0,2 до 0,3 % спостерігаються оптимальні змочуваність та диспергуюча дія. Мінімальна концентрація розчину сечовини в гліцерині повинна забезпечувати відновлювальні (флюсуючі) властивості захисної суміші. Максимальна концентрація активних компонентів не повинна приводити до сильного забруднення дзеркала припою продуктами осмолення органіки. В складі, який пропонується, продукти осмолення разом з залишками флюсу збираються на частинках технічного вуглецю і SiO 2, утворюючи міцну щільну плівку, яка легко цільним шаром знімається з поверхні розплаву. Поверхня розплавленого припою залишається чистою і не потребує очищення. Крім цього таке зменшення концентрації органічних компонентів за наявності технічного вуглецю і SiO2 перешкоджає запалюванню і вигорянню органіки, що підвищує відновлюючу активність, температурну межу спалахування, а також інтервал і тривалість експлуатації захисного складу. Запропонований склад готується таким чином. Наважка сечовини розчиняється в гліцерині в співвідношенні 1:2. Далі розчиняють синтанол у воді та змішують послідовно з порошком технічного вуглецю і діоксидом кремнію та ретельно перемішують. Потім в отриману суміш додають розчин гліцерину і сечовини. Після ретельного перемішування склад готовий і виливається на поверхню розплавленого припою. Було виготовлено три склади сумішей, які містять: 15, 20, 30 % по масі сечовини і гліцерину (1:2); 0,2 і 5, 0,25 і 6,0, 0,3 і 7,0 % по масі синтанолу та води відповідно; 10, 12,5, 15 % по масі технічний вуглець; SiO2 - решта до 100 % (партії 1-3). Введення в склад менше 15 % активних компонентів (сечовина, гліцерин) не забезпечувало достатню відновну (флюсуючу) активність захисної суміші. Збільшення концентрації (вище 30 %) активних компонентів не поліпшувало захисні властивості складу і приводило тільки до збільшення продуктів осмолення органіки. Граничні значення концентрацій вихідних компонентів захисного складу обрано таким чином, щоб забезпечити його високу флюсуючу активність та оптимальні значення температури та часу його експлуатації. Ці суміші наносилися на припій і витримувалися на поверхні розплаву при температурі Т=(447723)К протягом 300 годин. Кількісний рентгеноспектральний аналіз проб припою, захищеного складом, що пропонується, після 300 годин витримки показав повну відсутність його розчинення в припої і на поверхні паяних з'єднань. Для порівняння із складами 3-х партій, що пропонуються, було виготовлено також контрольний склад найближчого аналогу (партія 4). Результати випробувань всіх складів наведено в табл. 55 3 UA 116128 U Таблиця Властивості складів № партії Запалювання Т=(447673)К Температура експлуатації, К Допустимий час експлуатації, год. 1 15 20 300 Відсутнє Відсутнє 447 К723 К 447 К723 К 300 300 4 10 447 К723 К 2 3 5 Відсутнє Відсутнє 447 К673 К До 150 Необхідність відмивання, очищення, властивості плівки. Не потребує. Захисна плівка цільним шаром легко знімається з поверхні розплаву разом з залишками флюсу, який використовується при паянні або лудінні. ”-” ”-” He потребує. Захисна плівка пориста і розтріскується. Експериментальна перевірка захисного складу, що пропонується, в Міжвідомчому науковонавчальному фізико-технічному центрі Одеського національного університету імені І.І. Мечникова підтвердила досягнення поставленої задачі. Наведені в таблиці дані показують, що пропонований склад забезпечує відновлення окисленої поверхні припою і захищає його від подальшого окислення. Перевагою комплексного складу для відновлення і захисту розплаву низькотемпературного припою від окислення і випаровування є збільшення часу експлуатації у 50-150 разів (з 2-3 до 300 годин), що значно спрощує процес паяння та лудіння в стаціонарних ваннах, оскільки виключається необхідність в операції по заміні відпрацьованого складу протягом 300 годин. На відміну від захисних рідин на основі гліцерину з солями натрієвих кислот, або гартівного масла, збільшується температурний інтервал експлуатації до 447 К723 К, поліпшується очищення і видалення залишків захисного складу. Захисна плівка цільним шаром легко знімається з поверхні розплаву разом з залишками флюсу, який використовується при паянні або лудінні, і не потребує відмивки і механічного очищення. Крім цього висока 2 дисперсність SiO2 (5-15 мкм) та високорозвинена поверхня (5-150 м /г) технічного вуглецю призводять до збільшення міцності та зменшення поруватості захисного шару, що перешкоджає випаровуванню важких (токсичних) металів у складі припоїв. Економічна ефективність при впровадженні корисної моделі полягає в тому, що практично при тій же вартості хімічних компонентів (інгредієнтів), що й у найближчому аналозі значно підвищується якість зварювання, знижуються витрати на операцію заміни, відмивання і очищення поверхні припою, збільшується час його експлуатації, підвищується надійність та експлуатаційний (часовий) ресурс апаратури в цілому. Технологія виготовлення захисного складу, що пропонується, не змінюється по відношенню до відомих складів. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Комплексний склад для відновлення і захисту розплаву низькотемпературного припою від окислення і випаровування, що містить суміш гліцерину, сечовини, синтанолу, порошок дрібнодисперсного SiO2 з дисперсністю 5-15 мкм, який відрізняється тим, що як інгредієнти, які захищають дзеркало припою, склад додатково містить порошок технічного вуглецю (сажі), воду, а інгредієнти узяті в наступному співвідношенні (в %, мас.): гліцерин, сечовина (у 15-30 співвідношенні 2:1) технічний вуглець (сажа) 10-15 синтанол 0,2-0,3 вода 5,0-7,0 решта (до порошок дрібнодисперсного SiO2 100 %). Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: B23K 35/00
Мітки: низькотемпературного, склад, припою, комплексний, захисту, випаровування, окислення, відновлення, розплаву
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-116128-kompleksnijj-sklad-dlya-vidnovlennya-i-zakhistu-rozplavu-nizkotemperaturnogo-pripoyu-vid-okislennya-i-viparovuvannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Комплексний склад для відновлення і захисту розплаву низькотемпературного припою від окислення і випаровування</a>
Попередній патент: Автономна конгенераційна установка з двигуном стірлінга і двигуном внутрішнього згоряння
Наступний патент: Інформаційний стенд-урна з кошиками для сміття
Випадковий патент: Спосіб визначення осморезистентності еритроцитів