Технологии пайке |

Часть 10

Понедельник, 05 Окт 2009

Для пайки нержавеющих сталей можно применять припои на основе никеля системы Ni — Сг — Мп, Ni—Р. Припоями Ni — Сг — Мп можно паять в среде аргона с трехфтористым бором. При пайке в вакууме припоями, содержащими марганец, последний интенсивно испаряется, засоряет вакуумную систему, адсорбируется поверхностью, окисляется и затрудняет смачивание нержавеющей стали. Припои с широким интервалом кристаллизации системы Ni—Сг—Мп плохо смачивают нержавеющую сталь и образуют пористые паяные соединения.

Припой системы Ni — Р наносят на сталь химическим методом. После нанесения химического никеля толщиной 25—100 мкм пайку можно производить в сухом водороде, аргоне или в вакууме при температуре 1000—1050° С. Соединения, паяные припоем Ni — Р, прочные (ав = 27 кгс/мм2), однако швы отличаются низкой пластичностью и непригодны для конструкций, работающих при ударных и вибрационных нагрузках, и совершенно непригодны для работы при криогенных температурах. Они становятся ударнохрупкими уже при температуре —196° С.


Часть 9

Понедельник, 05 Окт 2009

Следует также учитывать, что при пайке в печах происходит значительное испарение цинка из латуни и повышение температуры пайки.

Для пайки нержавеющих сталей находят применение медномарганцевоникелевые припои ВПр2; ВПр4, легированные литием или бором. Припои ВПр2 и ВПр4 хорошо растекаются по сталям Х17Н5, Х18ДТ, НХ18Н10Т и Х15Н8М2Ю в среде проточного аргона. Эти припои слабо растворяют нержавеющие стали даже при выдержке 1,5 ч при температуре пайки.

Пайку деталей из нержавеющей стали 12Х18Н10Т можно произвести т. в. ч. на воздухе с использованием флюса № 200. Соединения стали 12Х18Н10Т, паянные припоями ВПр2 и ВПр4, кратковременно могут работать при температуре 600° С и обеспечивают более высокую прочность, чем серебряные припои.

Припои системы Си — Ni — Si, например ВПр1, ПЖ45, можно применять при пайке нагартованных нержавеющих сталей, а также для пайки конструкций, в материале которых могут возникнуть растягивающие напряжения. Предел прочности соединений стали 12Х18Н10Т, паянных припоем ВПр1, составляет 28 кгс/мм2. Соединения, паянные припоем ВПр1 и ПЖ45, теплостойки до температуры ~700° С и хладостойки до температуры —196° С.


Часть 8

Понедельник, 05 Окт 2009

Для высокотемпературной пайки нержавеющих сталей в качестве припоев применяют также чистую медь или сплавы на ее основе. Достоинством медных припоев является то, Что пайку ими осуществляют при температурах 950—1150° С. При температурах пайки выше 1000° С происходит отжиг стали и устраняются внутренние напряжения, что предотвращает опасность растрескивания основного металла в контакте с расплавленным припоем. Медь хорошо смачивает нержавеющую сталь в среде аргона с трехфтористым бором (BF3). Для улучшения растекания по нержавеющей стали в аргоне медь легируют различными поверхностно-активными добавками: литием (0,15—0,3%); оловом (до 5%); марганцем, кремнием, титаном и др.

Для пайки нержавеющих сталей в качестве припоев можно применять латуни. Они достаточно хорошо растекаются по стали и образуют прочные паяные соединения (36 кгс/мм2). Существенным недостатком этих припоев является то, что латуни в жидком состоянии проникают по границам зерен стали и способствуют хрупкому разрушению под напряжением. Эффект растрескивания сталей по границам зерен наиболее выражен при пайке т. в. ч. или в пламени газовой горелки, т. е. когда из-за неравномерного и быстрого нагрева создаются внутренние растягивающие напряжения. Вероятность образования трещин становится меньше при пайке латунью отожженной стали в печах или в солевых ваннах, где обеспечивается равномерный нагрев паяемых деталей. Во всех случаях опасность образования трещин возрастает при повторной перепайке.


Часть 7

Понедельник, 05 Окт 2009

Лайка ферритных нержавеющих сталей (с 13% Сг) серебряными припоями не снижает коррозионной стойкости паяных соединений, так как эти стали склонны к интеркристаллитной коррозии только после закалки с температуры выше 900° С.

При пайке нержавеющих сталей припоем ПСр 25КН с флюсом № 209 наблюдается растрескивание. Поэтому припой ПСр 25КН непригоден для пайки тонкостенных изделий, от которых требуется герметичность, и для узлов, подвергающихся вибрационным нагрузкам. Для предупреждения при пайке сталей растрескивания необходимо следить за тем, чтобы в процессе нагрева детали не находились в напряженном состоянии. При этом нужно выбирать такие серебряные припои, которые не проникают по границам зерен основного металла. В этом случае принимают припой ПСр 40 с использованием флюса № 284.

Пайку припоем ПСр 40 можно производить газовой горелкой и нагревом в печи. При пайке в печи флюс № 284 или 209 в виде пасты замешивают на воде или спирте, наносят на места пайки и на предварительно уложенный припой. При пайке горелкой необходимо постоянное флюсование до образования галтели. Остатки флюса после пайки необходимо удалять путем кипячения в воде или в проточной горячей и холодной воде, так как они способствуют развитию коррозии.


Часть 6

Понедельник, 05 Окт 2009

Растекаемость серебряных припоев по нержавеющей стали можно улучшить введением в них никеля. Оптимальными свойствами обладают припои, легированные 3—5% никеля. Рекомендуется следующий состав припоя: 65% Си, 30% Ag, 5% Ni. Температура плавления припоя 830—900° С.

Кроме того, соединения нержавеющей стали, паянные серебряными припоями, не содержащими никеля, склонны к щелевой коррозии во влажной атмосфере. Щелевая коррозия не возникает при пайке’ серебряными припоями, содержащими 2—3% никеля.

Для пайки хромистых ферритных сталей рекомендуются припои следующих составов:

1)            40% Ag; 30% Си; 28% Zn (температура растекания 783°С);

2)            40% Ag; 30% Си; 25% Zn; 5% Cd (температура растекания 850°С);

3)            50% Ag; 15,5% Си; 16% Cd; 15,5% Zn; 3% Ni (температура растекания 690°С).

При пайке нестабилизированных нержавеющих аустенитных сталей следует учитывать их возможную склонность к интеркристаллитной коррозии после нагрева в интервале температур 500—750° С. Поэтому пайка в интервале температур 600— 800° С не рекомендуется для таких сталей. Серебряные припои с температурой 620—800° С применяют при пайке сталей, содержащих малое количество углерода или стабилизированных карбидообразующими элементами (Nb, Ti), устраняющими склонность их к интеркристаллитной коррозии после нагрева.


Часть 5

Понедельник, 05 Окт 2009

Нержавеющие стали, содержащие ~18% хрома и легированные титаном, алюминием, кремнием, плохо смачиваются серебряными припоями (ПСр 72 и ПСр 72МЛН) в вакууме и аргоне. Некоторое улучшение растекания обнаруживается при легировании припоя ПСр 72МЛН титаном (0,12%) или цирконием (1%). Пайку нержавеющей стали припоем ПСр 72 производят в вакууме 10~3 мм рт. ст. по предварительно нанесенному барьерному слою меди или гальванического никеля. По непокрытой стали припой ПСр 72 плохо растекается и не затекает в зазор. При повышении температуры пайки до 1000° С и вакуума до 10"мм рт. ст. растекаемость не улучшается, а припой интенсивно испаряется. Покрытие химическим никелем в качестве барьерного слоя при пайке в вакууме припоем ПСр 72 не допускается, так как на границе раздела покрытие — основной металл образуются хрупкие интерметаллические фазы, что ослабляет паяные соединения. Особенно это проявляется при работе изделия в условиях низких температур или при динамических нагрузках, швы разрушаются хрупко.

При пайке газовой горелкой припой ПСр 72 плохо растекается по стали 12Х18Н10Т как с использованием флюса № 209, так и 200. Для улучшения смачивания и растекания припой ПСр 72 легируют литием (ПСр 72ЛМН).


Часть 4

Понедельник, 05 Окт 2009

Паяемость нержавеющих сталей облегчается за счет нанесения на сталь технологических покрытий, которые без затруднения паяются легкоплавкими припоями. В качестве таких покрытий используют медь, никель, серебро и другие металлы.

Растекание оловянно-свинцовых и других легкоплавких припоев по стали может быть значительно улучшено за счет предварительного лужения паяемой поверхности этими же припоями. Лужение производят с использованием активных флюсов путем последовательного погружения деталей во флюс и расплавленный припой. Припой можно наносить вручную на место пайки и лудить с помощью паяльника или горелки. Оловянно-свинцовые припои на нержавеющие стали можно наносить и гальваническим методом, после чего деталь флюсуют и нагревают в печи до температуры пайки. После лужения остатки коррозионно-активных флюсов удаляют с поверхности путем кипячения или в проточной воде. Пайку луженых деталей можно производить с использованием канифольно-спиртовых флюсов, обеспечивающих высокую коррозионную стойкость паяных соединений.

Высокотемпературную пайку нержавеющей стали производят серебряными, медными, никелевыми и другими припоями. Из серебряных припоев широкое распространение получили припои системы Ag—Cu (nCp72),Ag—Си—Cd — Zn(nCp40, ПСр 45, ПСр 25).


Часть 3

Понедельник, 05 Окт 2009

При пайке нержавеющих сталей оловянно-свинцовыми припоями наиболее активен флюс, состоящий из 38—40%-ного водного раствора хлористого цинка (2 объема) и насыщенного раствора соляной кислоты (1 объем). Пайку нержавеющей стали можно осуществить после предварительной обработки в соляной кислоте и последующего использования водного раствора хлористого цинка.

Однако указанные флюсы можно успешно применять только при пайке паяльником или горелкой, когда за процессом можно наблюдать визуально и флюс в процессе пайки можно добавлять по мере необходимости.

При печной пайке введение в водный раствор хлористого цинка добавок кислот не способствует повышению его активности по отношению к нержавеющей стали при температуре пайки.

Активизирующее действие добавок проявляется только до температур кристаллизации флюсов, т. е. до расплавления припоя, причем активное действие флюсов повышается с ростом температуры растворов, а при температуре их кристаллизации активность флюсов не зависит от их состава.

Для печной пайки нержавеющей стали оловянно-свинцовыми припоями хороших флюсов не разработано. Флюсы на основе хлористого цинка с добавками кислот практически непригодны, поскольку при пайке в печи флюс не восполняется, а флюса, нанесенного перед пайкой, оказывается недостаточно. Кроме того, температурный интервал активного действия флюсов на основе хлористого цинка ограничен для нержавеющей стали только областью существования флюсов в виде раствора. В расплавленном состоянии флюсы практически не активируют поверхность нержавеющей стали и не защищают от кислорода воздуха.


Часть 2

Воскресенье, 04 Окт 2009

При низкотемпературной пайке нержавеющих сталей оловянно-свинцовыми припоями обычные канифольно-спиртовые флюсы непригодны. Непригодны и канифольно-спиртовые флюсы с малыми добавками хлористого цинка и хлористого аммония.

В качестве флюса рекомендуется канифольно-спиртовой флюс с добавкой ортофосфорной кислоты (ЛМ1), состоящий из 100 мл ортофосфорной кислоты, 400 мл спирта или этиленгликоля и 30 г канифоли. Достоинством этого флюса является слабая его коррозионная активность и возможность применения при пайке в интервале температур 280—320° С. При температуре 350° С и выше происходит активное испарение кислоты, а спирт воспламеняется. При пайке с этим флюсом в диапазоне температур 200—300° С ортофосфорная кислота превращается в пирофосфорную Н4Р07. В температурном интервале образования пирофосфорной кислоты флюс наиболее активен. Удаление остатков флюса ЛМ1 после пайки можно производить тампоном, смоченным спиртом. Ввиду возможного испарения компонентов флюса нагрев необходимо производить быстро.

При пайке нержавеющих сталей оловянно-свинцовыми припоями в качестве флюса широко применяют водный раствор хлористого цинка. Для повышения активности хлористого цинка в него добавляют неорганические кислоты (HQ, HF, NN03, Н3РО4), хлористые соли (NH4C1) или хлористые соли тяжелых металлов, олова или меди.


Часть 1

Воскресенье, 04 Окт 2009

В паяных конструкциях применяют стали: ферритные, легированные хромом; аустенитные и аустенитно-ферритные, легированные хромом и никелем; мартенситные и аустенитно-мартенситные, легированные ферритообразующими элементами — алюминием, титаном, молибденом и другими при малом содержании углерода.

На поверхности этих сталей образуются окислы, химически более стойкие, чем на простых сталях. При нагреве легированных сталей в вакууме на поверхности обнаружены только окислы типа шпинели (FeO  Ме203), при нагреве на воздухе обнаружено два вида окислов: Ме203 и FeO. Окислы Ме203 обогащены хромом, а на поверхностях сталей, значительно легированных хромом, образуются почти чистые окислы хрома.

В связи с высоким содержанием хрома поверхность этих сталей покрыта химически устойчивой окисной пленкой, состоящей в значительной части из труднорастворимых в обычных флюсах окислов хрома. Поэтому пайка нержавеющих сталей представляет значительные затруднения. Так, например, окисная пленка на нержавеющих сталях в газовых восстановительных средах восстанавливается при температуре около 1200°С, в то время как на обычных конструкционных сталях окисная пленка восстанавливается в водороде при температуре 900° С. Поэтому при пайке нержавеющих сталей часто используют трехфтористый бор в смеси с инертными газами, который более активен и восстанавливает окислы при более низких температурах. При пайке этих металлов на воздухе необходимо выбирать наиболее активные флюсы. Так, при пайке припоями на медной или никелевой основе целесообразно использовать более тугоплавкие флюсы № 200, 201, а при пайке серебряными припоями наиболее качественные соединения получают с применением флюсов № 284 или 209.