Войти  |  Регистрация
Авторизация

Сплавы-припои



По сравнению с вышеописанными областями совершенно другим практическим приложением быстрозакаленных сплавов является их применение в качестве сплавов-припоев. Повышенная диффузия и адгезионная активность аморфных фаз, проявляющаяся при сравнительно низких температурах (0,3—0,7 Тm) делает аморфные сплавы пригодными для пайки и диффузионной сварки различных материалов. Тонкая фольга припоя весьма удобна для пайки плоских поверхностей с разнообразными очертаниями и может быть к тому же отштампована на заготовки для обеспечения точных размеров требуемого соединения. Быстрозакаленную фольгу как присадочный материал можно применять с удобством и воспроизводимо в точно требуемом количестве и с оптимальной толщиной для обеспечения максимальной прочности соединения.
Конечно, если сплав-припой обычными методами легко перерабатывается в фольгу, использование быстрозакаленных фольг не дает существенных преимуществ. Правда, определенный интерес может представлять удешевление производства припойной фольги за счет ее изготовления быстрой закалкой непосредственно из жидкости. В специальных процессах пайки с минимальным временем нагрева использование мелкозернистой структуры быстрозакаленных фолы повышает качество соединения. Высокая однородность химического состава и микроструктуры быстрозакаленных фольг гарантирует узкие интервалы температур пайки, позволяет получать однородные спаи без макроскопических сегрегаций и раковин, обеспечивая прочное сцепление паяных материалов после охлаждения, Качество и однородность спаев, получаемых с использованием аморфных припоев, непосредственно связаны с повышенными механическими свойствами и коррозионной стойкостью. Кроме того, тонкая фольга аморфных сплавов удобна при соединении деталей сложной формы. Для хрупких или недеформируемых в равновесном состоянии сплавов-припоев быстрая закалка часто дает возможность получить пластичные фольги. Использование быстрозакаленных припоев началось со сплавов на основе Ni для высокотемпературной пайки. Стандартные составы этих припоев совпадают с оптимальными для получения аморфной структуры эвтектическими составами. В противоположность хрупким кристаллическим сплавам на основе Ni, которые применялись до сих пор, аморфные ленты того же самого химического состава можно использовать без органической связки, что обеспечивает чистоту паяных соединений от остаточных загрязнений.
Спектр возможных составов аморфных сплавов позволяет использовать их в широком интервале температур — от температур пайки стали и тугоплавких металлов до низких температур для пайки полупроводников. Аморфные сплавы Ni—Cr—B—Si используются npit соединении деталей газовых турбин, Ni—Pd—В—Si — в аэрокосмической технике для замены дорогостоящих припоев на основе золота, Al—Mg—Si — для пайки алюминиевых сплавов, Au—Si и Sn—Sb—Ag—Au — для пайки различных деталей микроэлектроники. Аморфные и микрокристаллические сплавы Cu—Ni—Sn—P и Cu—Sn хорошо заменяют стандартные серебряные припои при соединении сплавов железа и меди. При высокотемпературной пайке деталей и сотовых конструкций самолетов взамен порошковых Ni—В-припоев используются аморфные фольги толщиной 20—70 мкм и шириной до 50 мм (табл. 29). Еще в 1977 г. была показана перспективность использования припоев этого типа для пайки лопаток статора компрессора авиационного двигателя. Аморфные припои успешно используются для пайки изделий сложной формы в турбинах, реактивных двигателях, теплообменниках. Аморфные припои на медной основе типа Metglass 2000Р с успехом заменяют припои типа BCuP — 5.
Сплавы-припои

Преимуществами аморфных припоев перед порошковыми являются высокая производительность и экономичность процесса получения, технологичность использования в процессе пайки, повышение качества паяного соединения деталей, понижение стоимости пайки, гарантированное распределение припоя, минимальные потери присадочного материала, минимальная толщина шва, быстрое изготовление паяльных материалов по геометрической форме и размерам места спая, высокая гомогенность припоя.
Новым направлением в развитии быстрозакаленных кристаллических припоев является активированная пайка керамики и металлокерамики. Активированной пайкой называется пайка сплавами, содержащими, по крайней мере, один активный элемент (Ti, Zr, Be, Ta и др.), который обеспечивает смачиваемость керамики при пайке. В случае оксидной керамики большое сродство этих элементов к кислороду способствует их взаимодействию с керамическими материалами. Это ведет к образованию смешанных оксидов. Свободные химические валентности, созданные таким образом на поверхности керамики, обеспечивают связь с присадочным металлом и этим путем усиливают смачивающую способность присадочного металла. Активные присадочные фольги уменьшают число операций, необходимых для соединения металлических и/или керамических деталей, по сравнению с обычной технологией и обычными прпсадочнымн материалами, так как не требуют металлизации керамики для придания ей смачиваемости припоем. Процесс активированной пайки не отличается от обычной пайки в вакууме. Обычно припои со значительным содержанием активных металлов применяются в виде порошка, потому что в них содержится некоторая доля интерметаллидов, вызывающих охрупчивание, Аморфные фольги сплавов-припоев на основе системы Cu—Ti прочны, гибки и вязки в отличие от кристаллического материала того же самого химического состава. Конечно, при пайке аморфные фольги теряют свою пластичность из-за образования хрупких равновесных интерметаллидов во время сравнительно медленного охлаждения от температуры пайки. Количество таких хрупких фаз, находящихся в паяном соединении, определяет чувствительность к напряжениям, обусловленных несоответствием термического расширения обоих паяных материалов. Таким образом, применение аморфных меднотитановых фольг ограничено специальными случаями использования, где благоприятная структура уменьшает термические напряжения и напряжения, возникающие при эксплуатации, или случаями, где Ti растворяется в окружающих фазах в процессе пайки.
Сплавы-припои

Примером перспективы, открытой быстрой закалкой, являются новые возможности для активированных припоев на основе системы Ag—Cu—Ti. Изготовить фольгу обычной прокаткой из этих сплавов можно только при очень малом содержании Ti [<3% (по массе)]. В сплавах с более высоким содержанием Ti образуются равновесные соединения Cu с Ti, вызывающие охрупчивание материала. При пайке сплавами с низким содержанием Ti активный металл концентрируется у поверхности керамики; в результате основной объем спая его почти не содержит. Жидкотекучесть и способность к капиллярному всасыванию у этих припоев невысоки, и смачиваемость керамики может быть также недостаточной. Однако растворимость Ti в твердом растворе Ag—Cu значительно повышается при быстрой закалке. Повышение растворимости обеспечивает существенное подавление образования хрупких интерметаллидов и позволяет изготовить пластичную фольгу из сплавов с более благоприятным для пайки химическим составом (до 10% (по массе) Ti]. Это благоприятное влияние быстрой закалки хорошо иллюстрирует рис. 90, на котором сопоставлены микроструктуры литого сплава с большим количеством игольчатых кристаллов интерметаллических соединений и быстрозакаленной ленты без интерметаллидов с мелкозернистой структурой. При пайке этой микрокристаллической фольгой деталей из керамики Al2O3 наблюдается полное смачивание последней. На границе раздела керамики и припоя наблюдается слой, образующийся при взаимодействии керамики с титаном. Обогащение титаном этого слоя подтверждается рентгеноспектральным анализом. В остальном объеме спая содержание Ti заметно уменьшается; он также находится только в твердом растворе, и интерметаллидов, способных охрупчивать паяное соединение, не образуется. Преимущества микрокристаллических сплавов-припоев Ag—Cu—Ti заключаются в повышении содержания Ti (более чем в 2 раза по сравнению с обычными коваными и катаными припоями) и поэтому большей жидкотекучести и лучшей смачиваемости паяемых изделий, ограничении содержания серебра и, следовательно, удешевлении фольги, а также образовании во время пайки только небольшого количества хрупких фаз, так как Ti в пересыщенном растворе скапливается в определенной мере около поверхности металл — керамика.
Существует много сплавов-припоев, изготовление из которых фольги или проволоки возможно только методом сверхбыстрой закалки. Уже начато широкое использование в качестве паяльной и сварочной фольги аморфных сплавов на основе меди (Cu—Р, Cu—Ag—Р, Cu—Ni—Р, Cu— Ni—Sn—P и др.), алюминия (Al—Si, Al—Si—Mg, Al—Mn— Si и др.), палладия (Pd—Ni—Si, Pd—Ni, Ni—Pd—Cr—Fe—В Ni—Pd—Cr—Si—B и др.). Паяльные фольги из аморфных никелевых сплавов успешно используются для соединения деталей турбин, реактивных двигателей, теплообменников. Экономически выгодное изготовление тонкой паяльной фольги (до 5—10 мкм) обеспечивает хорошее соединение и предотвращает образование излишка присадочного металла в спае.
Аморфные сплавы могут с успехом использоваться для холодной пайки листов. Аморфная фольга, помещенная между паяемыми листами, при прокатке полученного пакета благодаря своей высокой твердости обеспечивает образование ювенильных поверхностей и поэтому хорошее соединение листов. Интересны попытки изготовления биметаллических и многослойных лент, состоящих из аморфных слоев различного химического состава или представляющих чередование аморфных и кристаллических слоев.
Высокая прочность сцепления наблюдается после импульсной сварки аморфных материалов; соединение двух лент аморфного сплава Ni78Si8B14 (I = 900 А, τ = 0,2 мс) при этом происходит без следов кристаллизации. Сварка с использованием сверхвысоких давлений также дает возможность сохранения аморфной или аморфно-кристаллической (до 50% (об.)р. Для сварки биметаллических аморфных лент используется и прокатка.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent