Перейти к содержимому

  • Вебсварка в социальных сетях

Фотография

Технология пайки магниевых сплавов (часть 1)

технологии

  • Авторизуйтесь для ответа в теме
В этой теме нет ответов

#1 Точмаш 23

Точмаш 23
  • Мастер
  • Cообщений: 2 988
  • Город:Юг России

Отправлено 14 Июль 2020 10:10

Технология пайки магниевых сплавов (часть 1)

Магний является самым легким (плотность 1,8-1,4 г/см3) и дешевым конструкционным материалом. Низкая плотность сочетается с высоким пределом прочности (26-46 кгс/мм2), жаропрочностью и жаростойкостью (до 450-500°С). Высокая прочность и устойчивость при динамических нагрузках позволяют широко использовать эти сплавы в различных конструкциях.

Пайка магниевых сплавов затруднена тем, что из всех конструкционных металлов магний обладает наибольшей активностью. Он известен как геттер. При окислении на поверхности магния образуется пленка сложного состава, содержащая окись магния, гидроокись магния, углекислые, сернокислые и другие соединения.

На поверхности сплавов магния окисная пленка имеет более сложный состав за счет окисления легирующих компонентов сплава. Эта химически устойчивая пленка не удаляется в известных активных газовых средах и в вакууме до 10-5-10-6 мм рт. ст. Осуществление процесса пайки затруднено еще и тем, что гидрат окиси магния при нагреве выше 300-400°С разлагается с выделением воды и водорода.

Плотность сплавов магния меньше плотности солевых систем, используемых в качестве флюса, поэтому в шве при флюсовой пайке неизбежно присутствуют остатки солей.

Магний имеет наиболее электроотрицательный потенциал (-2,38 В), что затрудняет нанесение надежных покрытий электрохимическим и химическим методами, отличается низкой коррозионной стойкостью.

Сплавы на основе магния являются активным эмиттером, что создает трудности при нанесении покрытий в тлеющем разряде ионным способом.

Пайку изделий из магниевых сплавов осуществляют паяльником, газопламенными горелками, нагревом т. в. ч., погружением в ванну с расплавленным флюсом, в печи с контролируемой средой или в вакууме.

При использовании газопламенного нагрева подогрев изделий должен осуществляться бензо-воздушной горелкой или пламенем, образуемым при сгорании газов - заменителей ацетилена в смеси с воздухом. Не допускается применение ацетилено-кислородного пламени.

При сборке деталей под пайку надо тщательно удалять стружку, пыль и заусенцы, которые могут явиться источником воспламенения.

Консервирующие смазки, маркировочную краску и т. д. удаляют промывкой в бензине, ацетоне или спирте. Кроме того, консервирующую смазку можно удалить кипячением в 0,5-1%-ном водном растворе соды в течение 20-30 мин с последующей промывкой в теплой воде и сушкой при температуре 60-80°С.

Поверхности деталей в местах пайки должны быть тщательно зачищены от загрязнений и окислов. Зачистку производят напильником, стальной щеткой или шабером.

Окисную пленку удаляют обработкой в водном растворе хромового ангидрида с концентрацией 20-30 г/л при температуре 60-70°С или 150-260 г/л при температуре не выше 30° С с последующей промывкой в горячей и холодной воде.

Подготовленные таким образом детали собирают в приспособлениях.

Перерыв между подготовкой деталей и пайкой не должен превышать 5 ч.

Зазор при флюсовой пайке магниевых сплавов должен находиться в пределах 0,1-0,3 мм.

Технология пайки магниевых сплавов (часть 2)

В настоящее время разработано несколько способов пайки магниевых сплавов, которые можно осуществлять с флюсами и без флюсов.

Флюсовую пайку магниевых сплавов выполняют при температуре 450-600°С с использованием припоев на основе магния (табл. 6) и флюсов на основе галлоидов щелочных и щелочноземельных металлов (табл. 7).

Флюс для пайки должен быть хорошо просушен, так как при наличии влаги в нем вследствие образования на поверхности гидроокислов магния пайка оказывается практически невыполнимой.

Нагрев под пайку рекомендуется вести снизу с тем, чтобы пламя не соприкасалось с поверхностью, по которой должен растекаться припой.

Флюс при наличии сравнительно большой нахлестки следует подавать не только к месту подвода припоя, но и с противоположной стороны. Только после расплавления флюса и затекания его в зазор следует начинать вводить припой, который в основном плавится за счет тепла спаиваемых деталей.

Таблица 6. Припои для пайки магниевых сплавов

Марка

Содержание компонентов, % по массе

Температура плавления, °С

Cd

Аl

Ni

Zn

Мп

Mg

1

-

26

-

1,3

0,2

72,5

435-520

2

25

21

-

0,3

0,2

53,5

398-415

П430Мг

-

0,8

-

14

-

85,2

430-600

12

11

12

4

-

-

73

560-580

 

Таблица 7. Флюсы для пайки магниевых сплавов.

Флюс

Содержание компонентов, % по массе

ZnO

Температура, °С

КСl

LiCl

ZnCl2

CdCl2

ZnF2

NaCl

NaF

Криолит

Карналлит

плавленый

плавления

активного действия

5

-

-

-

-

-

-

-

8

89

3

420

425-620

6

42,5

3/

-

-

-

10

10

0,5

-

-

400

425-600

134

35

30

10

15

10

-

-

-

-

-

390

420-600

Широкое распространение получил метод пайки магниевых сплавов погружением в расплавленный флюс. Собранные в приспособления узлы нагревают в печи до 400-450°С, а затем на 1-3 мин погружают в ванну с расплавленным флюсом.

Пайку в печи выполняют с флюсом, который наносят на изделие в виде сухого порошка, при этом следует применять электрический или газовый обогрев с автоматическим регулированием температуры.

Эффективен нагрев электрическими нагревательными плитами. В них легко поддерживать необходимую температуру, что очень важно при пайке магниевых сплавов.

 

 

Технология пайки магниевых сплавов (часть 3)

Спаянный узел охлаждают до 200°С, промывают в 2-3%-ном кипящем растворе углекислой соды в течение 30-60 мин, а затем в холодной воде, после чего дополнительно обрабатывают при 20-30°С в хромовокислой ванне (табл. 8), промывают в холодной и горячей воде и высушивают в сушильном шкафу при температуре 60-70°С.

Таблица 8. Состав ванны для обработки изделий из магниевого сплава после пайки.

Компоненты

Содержание, г/л

Способ применения

Хромовый ангидрид

150

Погружение в ванну на 1-3 мин

Азотная кислота

240

Низкотемпературную пайку магниевых сплавов возможно осуществлять только по предварительно нанесенным покрытиям легкопаяемых металлов, например, меди, никеля или серебра.

Электроосаждение олова и никеля осуществляют обычными методами из стандартных электролитов. Гальванические покрытия следует наносить после тщательной подготовки поверхности и декапирования (табл. 9).

Таблица 9. Состав ванны и режим декапирования изделий из магниевого сплава перед покрытием.

Компоненты

Содержание, г/л

Температура, °С

Продолжительность обработки, мин

Ортофосфорная кислота

400-420

18-25

2

Фтористый калий

90-110

 

Технология пайки магниевых сплавов (часть 4)

Покрытие медью осуществляют после контактного осаждения цинка (табл. 10) в электролите, состав которого и режим осаждения приведены в табл. 11.

Таблица 10. Состав и режим работы ванн для контактного осаждения цинка на магний и его сплавы.

Компоненты

Содержание, г/л

Температура, °С

Продолжительность, мин

Кислотность раствора, рН

Цинковый купорос

40-50

40-90

5-7

10,2-10,4

Пирофосфорнокислый натрий

200-220

Углекислый натрий

4-6

Калий фтористый

-

Примечание. Температура и продолжительность обработки зависят от толщины цинкового покрытия.

Таблица 11. Состав и режим работы ванны для осаждения меди.

Компоненты

Содержание, г/л

Температура, °С

Продолжительность, мин

Плотность тока, А/дм2

Медь цианистая

40-42

65-70

0,5-1*

3,5-4

Натрий цианистый

50-52

Углекислый натрий

29-31

Сегнетова соль

44-46

Едкий натр

7-8

Натрий цианистый (свободный)

5-6

* При продолжительности 1,3 мин плотность тока 1,2 А/дм2.

Нанесение покрытий на магниевые сплавы гальваническим путем сопряжено со значительными трудностями.

Надежное покрытие магниевых сплавов практически любым металлом обеспечивает ионный способ нанесения в тлеющем разряде.

Покрытые детали паяют методами и припоями, применяемыми для пайки металла покрытия.

При зачистке паяного шва, выполненного с использованием флюса, не следует стремиться удалять с него литейную корку, так как она защищает металл от коррозии. Однако, если ее не удается сохранить, то надо следить за тем, чтобы из открывшихся под ней пор или раковин были тщательно удалены остатки флюса.

В качестве газовых сред для пайки сплавов на основе магния возможно использовать аргон марки А, азот с точкой росы -50° С, вакуум 10-3-10-4 мм рт. ст. и активную газовую среду, состоящую из аргона или азота, активированного парами хлористого аммония (0,1% по объему).

 

Технология пайки магниевых сплавов в активной среде

Применение активной среды позволяет паять предварительно покрытые медью, никелем или серебром магниевые сплавы при температуре 150-550С.

Разработано три способа пайки в этих средах.

1. Пайка магниевых сплавов по покрытию меди, никеля или серебра в аргоне, активированном парами хлористого аммония.

В качестве припоев используют сплавы с температурой плавления 200-300°С (например, оловянно-свинцовые). Нагрев и охлаждение производят в атмосфере аргона, содержащего пары хлористого аммония. Использование среды обеспечивает затекание припоя в зазор, качественное удаление окислов. Обработка поверхности после пайки не требуется. Предел прочности соединений 4-5 кгс/мм2.

2. Пайка с использованием припоев-паст на основе галлия. Процесс пайки можно осуществлять в среде аргона и азота.

Припои-пасты состава, приведенного в табл. 12, легко наносятся при комнатной температуре. Обе паяемые плоскости с нанесенным припоем приводят в контакт, который надо сохранить в процессе пайки.

Таблица 12. Припой-пасты на основе галлия для пайки магниевых сплавов.

Марка

Содержание компонентов, % по массе

Температура плавления основы пасты, °С

Mg

Cd

Zr

Sn

In

Ga

1

4

4

4

-

-

88

29,8

2

4

4

1

11

25

55

10,6

Соединения, полученные этим методом, обладают достаточной герметичностью, предел прочности соединений внахлестку до 5 кгс/мм2. Отмечается нестабильность механических характеристик.

Содержание галлия в составе паст создает возможность получать температуру распайки значительно более высокую, чем температура пайки. Особенность этого метода пайки заключается также в возможности получения паяных соединений в широком интервале температур от 150 до 600°С, что расширяет диапазон применения пайки.

3. Контактно-реактивная пайка магниевых сплавов.

Соединение деталей этим методом осуществляют с применением промежуточных прокладок металлов-припоев, образующих с магнием эвтектики. В качестве припоев целесообразно использовать медь или никель (толщиной ~ 20 мкм). Процесс осуществляется в нейтральной среде, азоте или вакууме при обеспечении постоянного поджатая в процессе пайки. Температура пайки 450-600°С.

Предел прочности соединений внахлестку не превышает 3-5 кгс/мм2.

Разновидностью этого метода пайки является контактно-реактивная пайка сопротивлением с удалением жидкой фазы. Этим методом соединяют детали встык. Продолжительность нагрева составляет доли секунды (например, для детали диаметром 10 мм время нагрева при пайке 0,45 с).

Этот метод пайки обеспечивает получение высокопрочных соединений, сохранение чистоты поверхности соединяемых деталей и в значительной степени свойств основного металла.

Характер коррозионного разрушения паяных соединений магниевых сплавов отличается от коррозионного разрушения других материалов. Шов является катодным участком из-за низкого электродного потенциала магния, в результате чего разрушению подвергается основной материал. Это способствует сохранению прочности паяного соединения.

Для предотвращения и уменьшения коррозии после пайки детали анодируют (под окраску) в электролите, состав которого приведен в табл. 13.

Таблица 13. Состав и режим работы ванны для анодирования магниевых сплавов.

Компоненты

Содержание, г/л

Температура, °С

Продолжительность обработки, мин

Плотность тока, А/дм2

Кислый фтористый аммоний

250-300

70-80

30-40

5-6

Двухромовокислый натрий

60-80

Ортофосфорная кислота

60-70

Равномерную, устойчивую к истиранию и поддающуюся полированию поверхностную пленку, которая (после дополнительного воскования) обладает высокой коррозионной стойкостью в средах с большой относительной влажностью, дает обработка магниевых изделий (после пайки) в ванне следующего состава (% по массе):

Азотная кислота - 0,5-3,0

Плавиковая кислота - 0,2-3,0

Трехокись хрома - 2-20

Ортофосфорная кислота - 0,5-5,0

Ванна работает при низких температурах, время обработки 2-10 мин. В атмосферных условиях эти меры защиты обеспечивают достаточную устойчивость магниевых сплавов против коррозионного разрушения

 

 

 

  • 4






Похожие темы



Темы с аналогичными тегами: технологии

Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей

Наверх