Перейти к содержимому

  • Вебсварка в социальных сетях

Фотография

Цинковые и кадмиевые припои

книги

  • Авторизуйтесь для ответа в теме
В теме одно сообщение

#1 Точмаш 23

Точмаш 23
  • Мастер
  • Cообщений: 2 944
  • Город:Юг России

Отправлено 01 Май 2020 19:04

Цинковые припои

Цинк среди других легкоплавких металлов (олова, свинца, кадмия) имеет наиболее высокую температуру плавления (419 °С).

При легировании цинка кадмием, оловом, алюминием температура плавления понижается вследствие образования легкоплавких эвтектик. Наиболее сильно снижается температура начала плавления при легировании цинка оловом (199 °С); эвтектика Zn — Cd плавится при 266 °С, а эвтектика Zn — А1 при 382 °С.

При введении в цинк серебра или меди температура плавления цинковых сплавов вследствие образования перитектики повышается. В настоящее время изучены и применяются в качестве припоев некоторые цинковые сплавы с алюминием, кадмием, медью, серебром, оловом, свинцом, температура расплавления которых находится в интервале 340—480 °С.

Цинковые припои имеют ряд особенностей, определяющих их применение. Подавляющее большинство припоев на цинковой основе отличается относительно низкой пластичностью, невысокой прочностью и плохой способностью к растеканию и затеканию в зазор.

Легирование цинка оловом, алюминием, кадмием приводит не только к снижению температуры начала и конца затвердевания припоев, но существенно влияет на их механические свойства. Так, например, среди сплавов Zn—Sn наиболее прочны и достаточно пластичны сплавы, содержащие 20—30 % Sn. Однако эти сплавы имеют большой интервал кристаллизации (199—375 °С) и, что особенно важно, низкую температуру солидуса и поэтому неперспективны для пайки соединений, работающих в условиях нагрева до температур 200—250 °С X. К. Харди показал, что относительное удлинение цинковых сплавов с оловом (20—25 % Sn) в значительной степени зависит от скорости охлаждения при затвердевании. Относительное удлинение сплава, отлитого в кокиль, подогретый до температуры 200 °С, составляет 5,2 %.

Припои системы Zn—Cd отличаются весьма низкой пластичностью даже в том случае, когда содержание в них кадмия достигает 40 % (П300А). Малопластичны и сплавы цинка с алюминием, близкие по составу к эвтектике Zn — 5 % Al (tпл= 380 °С).

Пластичность припоев на основе цинка, легированных алюминием, и паянных ими соединений может быть несколько повышена при введении в них 1—5 % А1; при этом температура плавления сплава повышается примерно на 20 °С (припой ПСр5КЦН). Относительно пластичны сплавы цинка с небольшими количествами меди (<3 %). Их прокатывают в фольгу. Технологические характеристики цинковых припоев существенно зависят от состава паяемого металла.

Диаграмма состояния меди и цинка отличается относительно пологой линией ликвидуса. В связи с этим цинковые припои в жидком состоянии вызывают интенсивное развитие химической эрозии меди и ее сплавов в процессе пайки; при этом резко снижается пластичность металла шва. Наиболее целесообразна пайка этими припоями с нагревом ТВЧ, электроконтактным способом и т. п. При пайке цинковыми припоями теплостойкость паяных соединений меди меньше, чем при пайке кадмиевыми припоями. Цинк образует с железом химические соединения; при пайке сталей цинковыми припоями по границе со швом образуются прослойки таких соединений.

Одним из способов предотвращения образования прослоек интерметаллидов по границе паяемого металла и припоя в результате их химического взаимодействия является легирование припоя элементами, имеющими большое химическое сродство к паяемому металлу, чем основа припоя. К числу таких элементов при пайке стали цинком относится алюминий. Поэтому все цинковые припои, предназначенные для пайки сталей или железа, в настоящее время легируют небольшими количествами алюминия.

Цинковые припои с кадмием, алюминием и медью применяют чаще всего для пайки алюминиевых сплавов (табл. 12). Важнейшее их преимущество — относительная легкоплавкость и хорошая коррозионная стойкость паянных ими соединений, особенно паянных цинковыми припоями, легированными алюминием и медью.

st202-0092-1.jpg

Цинк с алюминием образует эвтектику и широкую область твердых растворов. Цинковые припои для уменьшения эрозионного действия на алюминиевые сплавы легируют элементами, снижающими их температуру плавления и имеющими низкую предельную растворимость алюминия при температурах пайки. К таким элементам относятся, например, олово и свинец. Однако свинец в отличие от олова, образующего с цинком эвтектику, химически слабо взаимодействует с цинком (диаграмма состояния с монотектикой).

Введение в цинковые припои системы Zn—А1—Si РЗМ улучшает их плотность и повышает смачивающую способность по отношению к алюминию при пайке и напайке воздушно-пропановым пламенем. Термодинамический анализ показал возможность протекания процесса восстановления оксидов алюминия, марганца, кремния церием и празеодимом. Оксиды магния этими редкоземельными элементами не восстанавливаются.

Соединения, паянные припоем № 1, не корродируют в кипящей воде после выдержки в течение 100 ч (Пат. № 55-60-40 Япония, кл. В 23 К 35/28, С 22 С 18/04), паянные припоем № 4 — имеют хорошую коррозионную стойкость в промышленной атмосфере и сопротивление срезу паяных соединений тср = 65,84--74,6 МПа. Припой № 6 нашел применение для абразивной пайки и для пайки с газопламенным нагревом (по данным Е. А. Подольского и др.), припой № 8 — для ультразвуковой пайки труб погружением, припой № 9 — для флюсовой пайки (по данным А. А. Савицкого и Р. Е. Есинберлина). Коррозионная стойкость припоя № 3 обеспечивается при использовании цинка чистотой 99,99.

Среди припоев на основе цинка нашел применение припой Zn — 7 %Cu с температурой плавления 350—400 °С. Припой пластичен и прокатывается в фольгу толщиной 100 мкм.

Эвтектики Zn—Al и Zn—Al—Си недостаточно хорошо растекаются по меди и заполняют зазоры. Добавление к ним небольших количеств олова и свинца улучшает заполнение зазоров.

Цинковые припои, легированные значительными количествами алюминия или алюминия и меди, малопригодны для пайки меди и латуни из-за плохой растекаемости по этим металлам (даже с наиболее активными флюсами, содержащими хлористый цинк), а также из-за низкого временного сопротивления разрыву паяных соединений, достигающего 14,7 МПа. Не улучшает технологических свойств этих припоев также и легирование серебром (5— 35%).

Способность цинковых припоев, содержащих алюминий и медь (2,5—5 %), к растеканию и затеканию в зазор существенно улучшается при введении в них свинца и олова. Припой ПЦА8М, содержащий 8 % А1, 5 % Си, 1,4% Pb, 0,6 % Sn, Zn — остальное, плавящийся в температурном интервале 360—410°С, вполне удовлетворительно растекается по меди и особенно по латуни с флюсом ФЦ37. Увеличение содержания олова в ^рипоях этого типа до 5 % вызывает их охрупчивание.

Растекание цинковых припоев по меди и латуни улучшается также при введении в них кадмия. Наиболее прочные соединения из меди получаются при электроконтактной пайке припоем ПЦА8М с флюсом ФЦ-37.

При пайке соединений из алюминия, меди и стали, работающих при температуре 100—150 °С, Танака Уру и другие предложили припой, содержащий 2—7 % Ag, 1—2,5 % Сu; 1—7 % А1, 0,5— 1 % Сг, Zn — остальное. Температура плавления такого припоя 380—415 °С. При низкотемпературной пайке тонкостенных изделий небольшого размера из алюминия, стали или меди может быть использован цинковый припой, легированный 0,5—0,7 % Ag, 0,5— 2,5 % Сu, 0,5—2 % Сr. Температура плавления этого припоя 400—500 °С. Соединения, паянные таким припоем, работают до температуры 200 °С и имеют коррозионную стойкость, более высокую, чем соединения, паянные свинцом или оловянно-свинцовыми припоями.

Содержание тех же компонентов в цинковых припоях, обеспечивающих повышенную теплостойкость, может быть несколько иным: 1,5 % А1, 0,5—2 % Си, 0,5—0,75 % Сг и (или) 0,05—0,75 % Ni, Zn — остальное. Температурный интервал плавления такого припоя 400—500 °С, временное сопротивление в литом состоянии составляет более 98 МПа. Повышенное сопротивление срезу паяных соединений обеспечивается при введении в него 0,3—1 % А1, 0,03—0,2 % Mg. Магний, вероятно, замедляет развитие межзеренной коррозии цинковых сплавов. Припой может быть использован в виде прутков и прессованной проволоки.

Отмечается, что в цинковых припоях, предназначенных для пайки алюминия и алюминия с медью, бронзой, железом и др. и содержащих 0,5—4,5 % AI, 0,1—4 % Си, 0,005—0,08 % Mg, до 0,5 % Сг, Zn — остальное, примеси, образующие с цинком легкоплавкие эвтектики, имеют отличный от цинка электродный потенциал и поэтому ускоряют точечную коррозию припоя. Содержание примеси олова, свинца и кадмия в подобных цинковых припоях не должно превышать 0,01 %. Железо не влияет на коррозионную стойкость и смачиваемость цинковых припоев; его содержание как примеси допустимо до 0,1 %. Для обеспечения высокой коррозионной стойкости цинковых припоев их изготовляют из достаточно чистых металлов.

Для пайки алюминиевых сплавов со сталью и медными сплавами рекомендован цинковый припой, содержащий 2—7 % Ag; 1—2,5% Cu, 1—7% Al, 0,1 — 1,5% Ni. Температура пайки tn = = 350 °С, поэтому припой пригоден для алюминиевых сплавов, упрочняемых в процессе старения. Припой хорошо растекается и смачивает паяемую поверхность; отличается хорошей прочностью и пластичностью.

По Дж. А. Тейлору, в цинковые припои, предназначенные для пайки оцинкованного железа и содержащие Zn—(10—50) % Cd, для упрочнения можно вводить 0,5—2 % Мп, 0,01—0,5 % Li и 0,01 — 1 % Na. Эти элементы образуют с цинком тонкодисперсные интерметаллиды, входящие в эвтектику, и упрочняют припой. Припой Zn—5 % Al—4,9 % Сu—0,lMg с температурой плавления 370—454 °С может быть применен для бесфлюсовой пайки алюминия, например телескопических соединений трубчатых деталей после их предварительного лужения; рекомендуемый зазор 25— 190 мкм. Есть сведения, что в припоях такого типа для дальнейшего повышения их коррозионной стойкости может быть введен хром (0,05—0,5 %) и повышено содержание магния. Припой, содержащий 0,5—4,5 % А1, 0,4—4 % Си и 0,1 % Mg, а также 0,05—0,5 % Сг, отличается высокой коррозионной стойкостью и хорошей смачиваемостью.

 

Высокие механические свойства соединений из алюминиевых сплавов, паянных цинковыми припоями, могут быть обеспечены также при введении в припой: 1) 2—7 % Ag, 1—7 % Си; 0,05— 0,15 % Ti или 2) 2—7 % Ag; 1—2,5 % Сu; 1—7 % А1; 0,5—1 % Сг.

http://metallichecki...poi_dla_paiki/6

 


  • 1




#2 Точмаш 23

Точмаш 23
  • Мастер
  • Cообщений: 2 944
  • Город:Юг России

Отправлено 01 Май 2020 19:52

Кадмиевые припои

Кадмий слабо взаимодействует с алюминием и железом. С алюминием он образует диаграмму состояния монотектического типа. Поэтому чистый кадмий почти не используют в качестве припоя для алюминия и сталей. Он нашел применение лишь для пайки предварительно латунированных стальных ободов электромашин.

Кадмий с медью образует ряд химических соединений, самое стойкое из которых разлагается при температуре 563 °С. Максимальная предельная растворимость кадмия в меди при температуре 500 0С составляет 2,2—2,7 %, а при 300 0С, вероятнее всего, 0,3%.

Кривая ликвидуса на диаграмме состояния Сu — Cd весьма пологая, и предельная растворимость меди в жидком кадмии (Сж) быстро возрастает с ростом температуры. В связи с тормозящим действием прослойки интерметаллида при температуре 400— 450 °С имеет место замедление процесса химической эрозии меди. Поэтому кадмиевые припои до недавнего времени применяли для пайки меди и ее сплавов.

Среди кадмиевых припоев известны сплавы тройной системы Cd—Zn—Ag (табл. 11). Теплостойкость кадмиевых припоев, так же как и свинцовых, повышается при легировании их серебром. Кадмиевые припои имеют более высокую прочность, чем оловянно-свинцовые.

 

 

st202-0089-1.jpg

Припои К1, КЗ, ПСр ЗКд системы Cd—Ag обеспечивают теплостойкость медных паяных соединений до температуры 250 °С (кратковременно). Наиболее теплостойкие соединения (до 300 °С) из меди и латуни могут быть получены при пайке припоями системы Cd—Ag—Zn (ПСрбКЦ и ПСрБКЦН). Более высокая теплостойкость соединений из меди, паянных этими припоями, по сравнению с теплостойкостью самих припоев обусловлена, вероятно, легированием шва медью, перешедшей в шов при пайке. Припои ПСр5КЦ и ПСр8КЦН обладают удовлетворительной пластичностью в литом состоянии.

 

Для кадмиевых припоев характерно более высокое временное сопротивление (oв>110-200 МПа), чем для припоев на основе олова и свинца (18,6 — 42,1 МПа). Высокая прочность кадмиевых припоев не реализуется в паяных соединениях из меди и латуни из-за образования в них малопластичной прослойки интерметаллидов, по которой происходит преждевременное разрушение паяного соединения. Микротвердость светлой фазы (интерметаллида) равна микротвердости латуни; количество интерметаллида в шве возрастает с увеличением длительности процесса пайки, т. е. времени контакта жидкого припоя с медью или медными сплавами. При этом наблюдается все большее охрупчивание паяного шва.

Стали кадмиевыми припоями паяют только после их меднения. Активирование кадмиевых припоев цинком, имеющим высокое химическое сродство с железом, позволило применить их для пайки сталей и одновременно повысить их прочность. Припой такого типа, содержащий 60—85 % Cd, 15—50 % Zn и 0,4—5 % Ni с температурой плавления 290—270 °С, пригоден для пайки не только меди, цинка и латуни, но и сталей, в том числе коррозионно-стойких. Предел текучести стыковых соединений из медного листа толщиной 2 мм, паянных таким припоем, равен 228,3 МПа; между тем временное сопротивление разрыву соединений из того же металла, паянных оловянно-свинцовым припоем, составляет 53,9 МПа. Этот припой не содержит серебро и применяется для пайки изделий в электротехнической промышленности и теплообменников. Введение никеля в припой дополнительно активирует и упрочняет его, так как никель образует с железом непрерывный ряд твердых растворов, а с кадмием — фазу типа у-латуни.

Есть сведения, что введение в припои Cd — Zn натрия (2— 5 %) сообщает ему свойства самофлюсуемости и гетерности. Типичный состав припоя, предложенного О. П. Ксенофонтовым: 10—20 % Zn; 2,5 % Ni; 0—3 % Ag; Cd — остальное.

Дополнительное упрочнение припоя Cd— (10—40% Zn возможно при добавлении к нему 0,0001—0,3 % Са и (или) Mg. Эти добавки также повышают теплостойкость припоя и улучшают его растекаемость. Временное сопротивление разрыву стыковых соединений из низкоуглеродистой стали, паянных этим припоем, составляет 248,9—253,8 МПа (с припоем без этих добавок 210, 7 МПа). Временное сопротивление разрыву соединений при температуре 200 °С составляет 40,2—42,6 МПа, тогда как для соединений, паянных припоем без добавок кальция и магния, в этих же условиях оно равно 28,1 МПа. Коррозионные испытания паянных соединений в течение 500 ч в 3 %-ном растворе поваренной соли показали незначительное снижение их прочности.

Высокие механические свойства и хорошая смачивающая способность припоев Cd—(10—40) % Zn, по данным Иванага Сингитиро, могут быть достигнуты при введении в них титана (0,05—0,5%) или меди и титана (0,05—1 %). Такой припой пригоден для пайки изделий сложной формы из низкоуглеродистой стали или меди. Добавка в кадмиевые припои серебра в количествах, не вызывающих образования в шве включений хрупкой фазы, обеспечивает высокую прочность и пластичность паяного соединения.

По данным А. М. Робертсона и других, для пайки композиционных материалов на основе матрицы алюминиевого сплава и бороволокнистого наполнителя оказался пригодным припой Cd— 5 % Ag. Сопротивление срезу соединений при температуре 20 °С равно 83,3 МПа; максимальная температура эксплуатации 315 °С.

Кадмиевые припои (Cd—25 % Sn), имеющие малое электросопротивление, применяют при монтаже ЭВМ и счетных машин.

 

http://metallichecki...poi_dla_paiki/5


  • 1



Темы с аналогичными тегами: книги

Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей

Наверх