Пайка силумина: Как спаять или сварить силумин? – Пайка
сварка154.рф | сварочные работы
Список работ, которые мы выполняем:
Сделайте заявку по телефону или через форму Обратной связи
Снятие двигателя, установка двигателя, снятия кпп, установка акпп, ремонт подвески, сварка глушителя, аргоновая сварка, пайка алюминия, аргонно дуговая сварка, аргоно дуговая сварка, ремонт масляных радиаторов, аргонодуговая сварка, сварка нержавеющей стали, сварка цветных металлов, аргонная сварка алюминия, ремонт замена катализаторов, ремонт глушителя автомобиля, ремонт радиаторов кондиционера, ремонт рамы грузового автомобиля, сварка топливного бака, ремонт выхлопной трубы, ремонт алюминиевых радиаторов, ремонт пластиковых бензобаков, сварка алюминия аргон аргонный, сварка алюминия аргоном, замена гофры глушителя, ремонт рамы газель, ремонт радиаторов грузовых автомобилей, сварка чугуна аргоном, сварка чугуна аргон, замена катализатора на пламегаситель, сварка аргоном выезд, ремонт рамы автомобиля грузовой, пайка бензобака, сварка прицепов, услуги сварки аргоном, ремонт рамы грузовика, ремонт рамы камаз, ремонт рамы внедорожника, гофра замена глушитель, сварка рамы велосипеда, ремонт рамы авто, ремонт трубы глушителя, ремонт глушителей новосибирск, сварка труб аргоном, сварка титана аргоном, сварка меди аргоном, сварка латуни, сварка меди, сварка титана, сварка латуни аргоном, ремонт выхлопной системы автомобиля, сварка автономная, сварка стали аргоном, сварка нержавейки аргонный, сварка дисков аргоном лить, сварка полуприцепов, ремонт рамы велосипеда, ремонт рам грузовых автомобильных рам, пайка алюминиевых радиаторов автомобилей, сварка велосипедной рамы, ремонт глушителя гофра, сварка аргоном в новосибирске, сварка рамы грузового автомобиля, сварка литых дисков аргоном, сварка рам грузовиков, сварка выхлопной трубы, сварка рамы газель, сварка аргоном новосибирск в, сварка ковша экскаватора, ремонт рамы газ, сварка силумина аргоном, ремонт пластиковых топливных баков, ремонт автомобилей сварочные работы, сто аргонная сварка, сто сварка аргоном, сварка рамы камаз, пайка ремонт радиаторов, ремонт грузовых рам автомобиль автомобильный, ремонт автомобильных рам грузовой, сварка ковшей экскаватор, пайка радиатора охлаждения двигателя, сварка силумина аргон, ремонт выхлопных систем автомобиль новосибирск, ремонт выхлопной системы в новосибирске, пайка радиаторов автомобиля алюминиевый, пайка радиатор, аргонная сварка, ремонт выхлопной системы в новосибирске, сварка выхлопной системы новосибирск, пайка радиаторов в Новосибирске, аргон алюминий сварка, тюнинг выхлопной системы новосибирск, катализатор замена ремонт, новосибирск тюнинг выхлопной системы, замена катализатора в новосибирске, ремонт топливных баков пластиков пластиковый, сварка автомобильных рам, сварка рамы автомобиля грузовой, ремонт глушителей, сварка аргоном за см.
Бесфлюсовая пайка алюминиевых сплавов
Сеть профессиональных контактов специалистов сварки
Бесфлюсовая пайка алюминиевых конструкций в настоящее время осуществляется в вакууме и атмосфере аргона. Пайку в вакууме выполняют в присутствии паров магния, причем магний, как правило, входит также и в состав припоя на основе силумина.
Пайку осуществляют при температуре 600 °C в вакууме 10–2—10–3 Па.
Недостатками данного способа являются необходимость периодической очистки стенок камеры печи, экранов, нагревательных элементов и вакуумной системы от сконденсировавшихся паров магния и применение при пайке многокомпонентных припоев.
Одним из вариантов вакуумной технологии пайки является способ, позволяющий вести процесс при нагреве в вакууме с остаточным давлением менее 10 Па и использовать в качестве припоя силумины без магния. Переход к низкому вакууму возможен благодаря применению вспомогательного контейнера с затвором, уплотненным титановой губкой, с введением паров магния из навески, которая размещена в затворе под губкой, выполняющей функцию неиспаряемого геттера. Этот способ позволяет осуществлять пайку на более простом оборудовании и перспективен при изготовлении негабаритных изделий.
Pис. 1. Микpостpуктуpа паяного в аpгоне с геттеpом cоединения листа и насадки в макете ПPТ.х70
Еще на тему
Бесфлюсовая пайка алюминиевых сплавов:
Разработанный в ОАО “Криогенмаш” новый способ бесфлюсовой пайки крупногабаритных алюминиевых конструкций, в частности пластинчаторебристых теплообменников (ПРТ), не имеет отмеченных недостатков вакуумной пайки. Пайку выполняют припоями системы Al—Si, не содержащими Mg, в аргоне, который перед поступлением в камеру пайки очищают от примесей кислорода и паров воды. Для получения качественных соединений необходима дополнительная очистка атмосферы камеры, так как в процессе нагрева и пайки в результате термической дегазации металла паяемого изделия, конструкционных материалов камеры и сборочно-паяльного приспособления происходит непрерывное изменение состава атмосферы. Применение в качестве геттера пластин пористого титана, который по сравнению с титановой губкой более технологичен, позволяет осуществлять пайку в практически безокислительной атмосфере.
Рис. 2. Термический цикл пайки пакета ПРТ размером 1050х850х3000 мм и изменение содержания кислорода (4) и паров воды (5) в камере в процессе нагрева: 1—3 — температура газа, пакета (минимальная и максимальная) соответственно
На рис. 2 приведен термический цикл пайки в аргоне пакета ПРТ размером 1050х850х3000 мм и изменение содержания кислорода и паров воды в камере в процессе нагрева. Нагрев и циркуляция аргона в камере производятся встроенными в нее аэродинамическими нагревателями.
К недостаткам данного способа следует отнести необходимость предварительной очистки аргона от примесей кислорода и паров воды, а также многократного вакуумирования камеры с целью дегазации изделия и геттера в процессе нагрева.
Регенерация геттера
Производственный опыт изготовления ПРТ пайкой в аргоне показал, что для сохранения высокого качества паяных соединений геттер, установленный в камере пайки, необходимо заменять после 120—150 ч нагрева при температуре пайки. Поскольку стоимость пористого титана высока, возникает вопрос о его регенерации для последующего использования при пайке.
Для регенерации титановой губки в работе предложено проводить ее отжиг в вакууме 5•10–2 Па при температуре 850 °C в течение 1 ч.
Рис. 3. Зависимость содержания кислорода в пористом титане от температуры нагрева в вакууме (2—5)10–3 Па при выдержке в течение 2 ч
Установлено, что потерянные геттерные свойства губки восстановились, однако число термических циклов пайки, при которых обеспечивалось смачивание алюминия припоем, сократилось примерно в 2 раза.
Результаты исследований восстановления пористого титана показали, что в интервале температур от 300 до 1000 °C кривая зависимости содержания кислорода в пористом титане от температуры нагрева в вакууме при изотермической выдержке в течение 2 ч через каждые 100 °C имеет два характерных минимума при 500 и 800°C (рис. 3). Наличие этих минимумов свидетельствует о десорбции кислорода из металла.
При других температурах титан окисляется, причем в области температуры 600°C наблюдается его максимальное окисление.
Рис. 4. Зависимость давления в вакуумной камере от температуры нагрева окисленного пористого титана.
Температура 500°C является критической, при которой кислород из фазового оксида на поверхности титана переходит в твердый раствор. При этом переходе в процессе вакуумирования часть кислорода десорбируется, что подтверждается увеличением давления в вакуумной камере (рис. 4) при нагреве пористого титана.
На основании полученных результатов разработан способ практически полной регенерации титана.
Сделано также предположение, что при пайке алюминиевых сплавов в вакууме использование пористого титана в качестве неиспаряемого геттера позволит отказаться от применения паров магния.
Бесфлюсовая пайка в вакууме в присутствии пористого титана
Для подтверждения приведенного предположения исследовали пайку алюминиевого сплава АМц, плакированного эвтектическим силумином. Пайку выполняли в вакуумной (10–3 Па) высокотемпературной печи СГВ-2.4-2/15-И2. В качестве геттера использовали пластины пористого титана ВТ1-0 ППТЭ-МП толщиной 4 мм. Паяемость оценивали по прочности паяных соединений образцов и макетов ПРТ, качеству формирования галтелей и результатам металлографических исследований.
Рис. 5. Термический цикл нагрева в вакууме макета ПРТ размером 100х100х9 мм и изменение давления в камере в процессе нагрева: 1, 2 — температура макета и титана соответственно; 3 — давление
На рис. 5 приведен термический цикл пайки в вакууме макета ПРТ размером 100х100х9 мм и изменение давления в камере в процессе нагрева. Охлаждение осуществляли с выдержкой при температуре 500 °C для регенерации геттера, что обеспечило возможность его многократного использования.
При испытании паяных макетов на прочность разрушение происходит по насадке при давлении 10 МПа. Прочность соединений на срез составляет 100 МПа. Металлографические исследования паяных соединений подтвердили их высокое качество (рис. 6).
Рис. 6. Соединение сплава АМц, паянное эвтектическим силумином в вакууме в присутствии пористого титана при температуре пайки 605°C с выдержкой в течение 30 мин. х50
Экологически чистый способ подготовки поверхности алюминиевых сплавов к пайке
Для удаления жировых загрязнений и “старых” оксидных пленок с поверхности алюминиевых сплавов перед пайкой в основном применяют традиционное травление в щелочных растворах и растворах кислот. Однако эти способы подготовки поверхности не являются экологически чистыми и не отвечают современным требованиям защиты окружающей среды.
В ОАО “Криогенмаш” проведены комплексные исследования широкой номенклатуры современных очищающих средств различных фирм-производителей. Эти очистители представляют собой водные растворы щелочного и кислотного характера, являются нетоксичными, взрыво- и пожаробезопасными, полностью биоразлагаемыми жидкостями, в составе которых присутствуют поверхностно-активные вещества и компоненты, способные удалять с поверхности алюминиевых сплавов жировые загрязнения и оксидные пленки.
На основе полученных результатов разработан новый экологически чистый процесс подготовки поверхности деталей из алюминиевых сплавов в растворе кислотного очистителя “Дескалер ФФ” (ООО “ЕСТОС-Техно”). При полном удалении жировых загрязнений и “старых” оксидных пленок скорость растворения металла в 10 %-ном растворе примерно на два порядка меньше, чем при традиционном щелочном травлении, и составляет 0,07 мкм/мин, что особенно важно при подготовке к пайке тонкостенных конструкций.
Разработанный процесс подготовки деталей из алюминиевых сплавов к пайке позволяет получать прочноплотные паяные соединения. Установлено, что максимальная прочность ПРТ, детали которых перед пайкой в вакууме обработаны в растворе “Дескалер ФФ”, составляет 10 МПа, что близко к расчетной величине и превышает прочность ПРТ (7,5 МПа), паянных в аналогичных условиях после подготовки деталей по традиционной технологии.
ВЫВОДЫ
1. Использование в качестве геттера пористого титана позволяет производить бесфлюсовую пайку алюминиевых сплавов не только в аргоне, но и в вакууме без применения паров магния.
2. Предварительная подготовка поверхности деталей в растворе кислотного очистителя “Дескалер ФФ” обеспечивает экологическую чистоту процесса пайки.
Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.
Пайка алюминия | Услуги алюминиевой пайки в Москве
Алюминий – популярный материал, применяемый в изготовлении многих легких конструкций. Алюминиевая пайка считается во многом сложным процессом, для ее качественного выполнения требуется большой опыт и специальные навыки обращения с инструментами. Поэтому для непрофессионала самостоятельная пайка алюминия зачастую является неподъемной задачей.
Трудности при выполнении пайки алюминия
Сложность пайки алюминиевых деталей обусловлена с тем, что металл быстро окисляется и его поверхность покрывается прочный оксидной пленкой. Чтобы избавиться от окисла, используют механическую очистку под масляной пленкой или высокоактивные флюсы. При этом из масла необходимо полностью удалить воду, для чего его прогревают при высокой температуре.
Удалить слой окисла стандартными механическими средствами не представляется возможным: только что очищенная поверхность металла при контакте с воздухом или водой за секунды покрывается оксидной пленкой. Обычные флюсы также не способны решить проблему окисла.
Немало трудностей при пайке алюминия доставляет и низкая температура плавления металла. При нагревании его прочность быстро уменьшается, и возникает существенный риск деформации конструкции. Применяя высокотемпературные пайки, нужно соблюдать тонкую грань, чтобы излишне не перегреть деталь.
Для выполнения алюминиевой пайки необходимо осознанно подойти к выбору припоя. Многие химические элементы, являющиеся основой легкоплавких припоев, плохо взаимодействуют с алюминием, из-за чего прочность соединения значительно падает. К числу подобных металлов относятся свинец, олово, кадмий, иридий и другие. Лучшим выбором будут припои на основе цинка, у которого хорошая взаимная растворимость с алюминием.
Необходимые инструменты
Для выполнения сварки и пайки крупных деталей из алюминия используют газовые горелки или паяльные лампы. Нагрев металла производится равномерно и аккуратно, чтобы избежать излишнего перегрева детали. Контроль температуры осуществляется путем касания стержнем припоя поверхности алюминиевого сплава. Пламя газовой горелки должно быть с нормальным содержанием кислорода. При правильно подобранном составе газовой смеси пламя лишь нагревает металл, практически не окисляя его.
Небольшие детали в основном паяются электропаяльником с применением низкотемпературных припоев.
Сварка силумина – Страница 2 – Аргонодуговая сварка — TIG
поддерживаю,нужно не как попало,а как надо (как положено)…Впрочем это дело личное, варить как хочешь,… или как положено.
ну и для всеобщего развития….
AlSi5 (ER-4043) – аналог проволок Св-AK5, Св-АК6
AlSi5 (ER-4043) – предназначены для сварки и наплавки алюминия и алюминиевых сплавов содержащих кремний (Si) до 5%.

ALSi12 (ER-4047)
AlSi12 (ER-4047) – предназначены для сварки и наплавки алюминия и алюминиевых сплавов с содержанием кремния (Si) до 12%. 4047 была первоначально разработана в качестве пайки сплавов, чтобы использовать преимущество своей низкой температурой плавления.
Сварка на переменном токе AC. Защитный газ – Ar.
AlMg5 (ER-5356) – аналог проволок Св-АМг5
AlMg5 (ER-5356) – предназначены для сварки и наплавки алюминия и алюминиевых сплавов содержащих магний (Mg) до 5%. Алюминиевый сварочный пруток, широко применяемый для аргонодуговой сварки профилей и металлоконструкций из Al-Mg сплавов, содержащих > 3% Mg, таких, как AlMg3, AlMg4, AlMg5, AlMg6 с аналогичными материалами. Сварка на переменном токе AC. Защитный газ – Ar.
Al 99,5 (ER-1100) – аналог проволок Св.-А97, Св.

Al 99,5 (ER-1100) – беспримесные алюминиевые сварочные прутки для TIG сварки нелегированного алюминия. Высокая устойчивость к коррозии и превосходная удельная проводимость. Предназначены для сварки и наплавки алюминия и алюминиевых сплавов с максимальным содержанием легирующих элементов до 0,5%. Основные области применения: электромеханическая, химическая и пищевая промышленность. Эти нелегированные прутки используются при пламенном нанесении покрытия в процессе металлизации. Сварка на переменном токе AC. Защитный газ – Ar.
Для силуминов само то,это ALSi12 (ER-4047),но на “без рыбье” AlSi5 (ER-4043) будет не плохо (зачастую хорошо)….
Дима,а вот тут не надо понимать,это так “фуфло”,потом;.лопнет,треснет,разлетится….Зачем варить литьевой сплав присадкой для АлМг я всё равно не понял
mouse812 А99 или А97,как вариант,но не предсказуемый.Пускай попробует чистым алюминием проварить…..марками А99 или А97

Вы хоть и “инженер”-но зачем “Русскую рулетку” советовать,ведь есть же правильные материалы…..Кстати,чуть не забыл,”по секрету” у Миротворца и Tig гораздо больший опыт работы с Ал сплавами ,так что стоит прислушиваться….
э-эх ступени,ступени……..
//////До нашей эры,соблюдалось чувство меры….//////
РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПАЙКИ – Припой SUPER A+
Область применения:
Пайка алюминиевых каркасов
Локальный, точечный ремонт радиаторов
Ремонт алюминиевых баков
Ремонт деталей авто-, мото-, велотранспорта
Ремонт картера автомобиля
Ремонт трубок холодильныч систем
Ремонт корпусов водного транспорта
Ремонт кондиционерных трубок
Восстановление резьбовых отверстий
Ремонт навесного оборудования авто и т.п.
Технология пайки:
1.Зачистить место пайки деталей стальной щеткой до чистого металла (удалить оксидную пленку).
2. Прогреть место пайки 380-400 градусов Цельсия и чиркающими движениями нанести припой на поверхность (ВАЖНО! Не помещайте в пламя горелки припой).
3. Под слоем расплавленного припоя удалить оксидную пленку механическим путем с использованием стальной щетки или скребка.
4. Нагрейте обе детали, затем соедините и зафиксируйте их. По завершению работы позвольте изделию охладиться естественным образом (не охлаждайте принудительно)
Особенности:
Не нужны дорогостоящие оборудование и расходные материалы – только горелка, стальная щетка (либо скребок) и сам припой.
Не нужна высокая квалификация исполнителя. При небольшой практике это может сделать каждый.
При пайке не нарушается целостность соединяемых деталей.
Есть возможность без особых усилий изменить место пайки или положение деталей (при повторном нагреве).
С использованием SUPER A+ можно паять между собой сплавы типа дюралюминий, медные и цинковые.
При соблюдении технологии пайки механическая прочность соединения сравнима со сварочным швом.
Технические характеристики:
Температура плавления | 380 гр.С |
Предел прочности | 290 МПа |
Модуль сдвига | 0,2 ГПа |
Температурное расширение | 21*10(-6) м/м-с |
Относительное удлинение | 9% на 10 см |
Плотность | 6,6 г/см3 |
Эл. проводимость | 27% от меди |
Химический состав:
Цинк | ост. |
Алюминий | 7,6% |
Медь | 3,6% |
Комплекс:титан, никель, тиберий, кремний, марганец, цирконий, железо, магний |
цена за пруток |
длина прутка |
25 мм |
Как паять алюминий без аргона: способ пайки припоем
Самой качественной сваркой алюминия является — аргонодуговая сварка. Однако для данного способа необходимо как дорогостоящее оборудование, так и высокая квалификация сварщика, что зачастую не всегда соответствует реальности. Кроме того, оборудование для данного способа сварки достаточно громоздкое и в некоторых местах его использование вообще запрещено. В этой статье мы расскажем об альтернативных и недорогих способах сварки алюминия без применения аргона.
Способ 1: использование электрода по алюминию Zeller 480
Ремонтный электрод Zeller 480 c 12% содержанием кремния предназначен для сварки широкого спектра алюминиевых сплавов включая силумин и дюраль. Этот способ позволяет надежно сваривать алюминий без применения дорогостоящего аргонодугового оборудования.
Преимущества и области применения
- При соблюдении технологического процесса сварки, по своему качеству сварочный шов, сделанный при помощи электрода Zeller 480, не уступает аргонодуговой сварке;
- Высокая производительность наплавки;
- Плотный наплавленный металл без пор;
- Благодаря мягкой, равномерной дуге, шов получается ровный и гладкий;
- Zeller 480 единственный алюминиевый электрод, выпускаемый в «низкотемпературном» размере 2 мм;
- Электрод снабжен специальной защитной обмазкой, которая обладает высокой влагостойкостью, что существенно продлевает срок эксплуатации электрода;
- Сварка осуществляется без флюса, так как все необходимые элементы для удаления оксидной пленки находятся в защитной обмазке электрода;
- Используется для сварки алюминиевых листов, профилей, токопроводящих шин, резервуаров, алюминиевого литья, устранение дефектов литья, картеров, кузовов автомобилей и т.
п.
Важно! Так как в покрытии алюминиевых электродов содержатся гигроскопические соли, после выполнения всех сварочных работ, следует герметично закрыть упаковку и убрать ее в сухое, теплое место.
Инструкция по использованию
Шаг 1. Перед началом сварки, убедитесь, что подготовленный образец из металла сухой, так как алюминий гигроскопичен (впитывает влагу). При помощи нержавеющей щетки зачистить соединения до металлического блеска, и удалить остатки загрязнений в зоне около шва.
Шаг 2. Если необходимо, просушите электроды 1-1,5 часа при температуре 100°С.
Шаг 3. Подогреваем алюминиевый образец до температуры 150-200°С при помощи горелки.
Важно! Без подогрева сварку проводить нельзя!
Шаг 4. Сварка осуществляется на постоянном токе обратной полярности. Наиболее вертикальное положение электрода с поддержанием короткой дуги. Подавать электрод в зону сплавления следует быстро, максимально продвигая вперед и поддерживая очень короткую дугу.
Шаг 5. Выполняйте сварку в один слой за один проход.
Будьте внимательны! Скорость сварки такая же, как и у полуавтоматической сварки.
Предел прочности сварочного шва — 200 ньютонов на миллиметр кв., что близко к пределу прочности основного металла. Поэтому этот метод сварки можно использовать на ответственных конструкциях.
Способ 2: Использование припоя HTS-2000 или Castolin 192
Припой HTS-2000 или Castolin 192 — это сплав в виде цинковой трубки, наполненный твердым порошком флюса по центру, при помощи которого сварка становится быстрой и легкодоступной. Припой сделан при помощи высоких технологий и специально предназначен для того, чтобы проводить работы по восстановлению деталей, сделанных из алюминия. При этом сварка не предполагает использования технологий высокой стоимости.
Все что потребуется для ремонта алюминиевых деталей, это только сам припой и газовая горелка для сварки.
Преимущества и области применения
- Прост в применении и не требует высокой квалификации;
- Высокая скорость пайки;
- Температура плавления ниже чем у алюминия;
- 100% металлическое соединение как при сварке;
- Незаменим в «полевых» условиях;
- Паяльный шов по прочности не уступает сварке;
- Не подвержен коррозии и не имеет срока годности;
- Для работы подойдет любой источник тепла;
- Используется при ремонте любых изделий из алюминия: радиаторов, двигателей, велосипедных рам, профилей, кузовов, трубопроводов, арматуры, топливных баков, картеров и т.п.
Инструкция по использованию
Шаг 1. ВАЖНО! Перед началом работ необходимо зачистить обрабатываемую поверхность алюминия, удалив оксидную пленку. Обычно используются напильник или щетка из нержавеющей стали (кордщетка).
Шаг 2. Нагреваем рабочую поверхность образца из алюминия (не сам стержень припоя) до температуры 200° C.
Совет: для лучшего проникновения припоя, можно зачистить поверхность еще раз, так как при нагревании алюминия сваркой, на поверхности проявляется оксидная пленка.
Нагревание позволит открыть структурные поры рабочей поверхности для лучшего проникновения сплава вглубь металла.
Шаг 3. Когда соответствующая температура при сварке будет достигнута, нужно равномерно и как можно лучше залудить рабочую поверхность: проводя прутиком по отверстию, натягивая припой с краев, как мыльную пену.
Припой обладает достаточным поверхностным натяжением, что делает удобным заделывание отверстий до 1 см без использования дополнительных заплаток.
Совет: чтобы исключить повторное возникновение оксидной пленки под слоем припоя, следует, поддерживая горелкой жидкое его состояние, еще раз пройтись щеткой (стальным прутом) по поверхности.
В этот момент и происходит проникновения припоя в поры металла.
Шаг 4. Если вам требуется соединить несколько деталей, то для начала, по отдельности залудите обе поверхности, затем, соединив и нагрев оба элемента, притирающими движениями сцепите их друг с другом.
Шаг 5. После завершения сварки, дайте алюминию остыть естественным путем, не используя при этом воздух или воду для ускорения остывания.
Важно помнить, что чем толще и массивнее материал, тем больше потребуется времени для достижения необходимой температуры при сварке алюминия.
Общие рекомендации для достижения наилучшего результата при работе с припоем
- Зачищайте рабочую поверхность непосредственно перед нанесением припоя.
- Не стоит плавить припой в пламени горелки, так как это не позволит ему соединиться с металлом. Припой должен плавиться сам на поверхности детали!
- В жидком состоянии припой достаточно текучий, поэтому стоит хорошо лудить поверхность, чтобы исключить наличие щелей, особенно в месте пайки.
- Также убедитесь, что формообразующие элементы плотно прилегают друг к другу.
- При нанесении припоя дожидайтесь его впитывания. В противном случае не произойдет достаточное сцепление металлов, и, как следствие, не будет достигнута требуемая прочность изделия.
|
|||||
|
|||||
Получение низкотемпературной пасты на основе эвтектического силумина для пайки изделий специального назначения
Сторчай Е.И. (1980) Пайка алюминия под флюсом. Металлургия, Москва
Google ученый
Смирнов Г.Н. (1981) Прогрессивные методы пайки алюминия. Металлургия, Москва
Google ученый
Никитинский Н.Н. (1983) Пайка алюминиевых сплавов.Машиностроение, Москва
Google ученый
Duan BY, Song LW, Zhu MB (2016) О влиянии процесса сварки на электронные характеристики плоских волноводных антенн с прорезями. J Mech Sci Technol 30: 1243–1251. https://doi.org/10.1007/s12206-016-0228-0
Статья Google ученый
Балашов В. М. и др. (2010) Ресурсосберегающие технологии высокотемпературной пайки антенных конструкций сложного профиля в электропечах.Материалы 4-й -й -й Всероссийской СВЧ конференции. ИРЭ РАН, Москва, стр. 826–839
Google ученый
Балашов В.М., Жук А.В. (2006) Технология высокотемпературной пайки волноводных щелевых антенн в расплавах солей. СПбГЭТУ ЛЭТИ, Санкт-Петербург
Цао Л.К., Чианг М.Дж., Лин В.Х., Ченг М.Д., Чуанг Т.Х. (2002) Влияние добавок цинка на микроструктуру и температуры плавления присадочных металлов Al–Si–Cu.Основная характеристика 48 (4): 341–346. https://doi.org/10.1016/S1044-5803(02)00276-0
Статья Google ученый
Li XQ, Xiao Q, Li L, Qu SG (2016) Микроструктура и механические свойства соединения из алюминиевого сплава 3003, паяного с припоем Al-Si-Cu-Zn. Cailiao Gongcheng / J Mater Eng 44 (9): 32–37. https://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2016.09.005
Chang SY, Lei YH, Tsao LC, Li TY (2016) Влияние содержания меди на микроструктуру и свойства пайки Al- Присадочные металлы Si-Cu-Zn-Re.Мир сварки 60: 109–116. https://doi.org/10.1007/s40194-015-0279-3
Статья Google ученый
Усков И.В., Беляев С.В. и др. (2019) Припой для пайки алюминия и его сплавов. Патент RU 2661975:C1
Google ученый
Горохов Ю.В., Беляев С.В., Усков И.В., Константинов И.Л., Губанов И.Ю., Горохова Т.Ю., Храмцов П.А. (2016) Применение комбинированного процесса литья под давлением при производстве алюминиевой проволоки для волноводной пайки.Известия вузов Цветная 6:65–70. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-6-65-70
Балашов В.М., Каплунов А.А., Макарова Н.П., Пашков И. Н. (2009) Порошковые припои для ресурсосберегающих технологий для высокотемпературных пайка волноводных конструкций сложного профиля. Вопросы радиоэлектроники 1(3):89–98
Google ученый
Балашов В.М., Каплунов А.А., Макарова Н.П., Пашков И.Н. (2009) Высокотемпературные припои для пайки волноводных конструкций сложного профиля.Вопросы радиоэлектроники 1(3):98–107
Google ученый
Boulos M (2004) Плазменная энергия может улучшить качество пороха. Металлический порошок респ. 59(5):16–21. https://doi.org/10.1016/S0026-0657(04)00153-5
Статья Google ученый
Angelo PC, Subramanian R (2009) Порошковая металлургия: наука, технология и применение. PHI Learning Pvt. Ltd, Нью-Дели
Lujia L, Yingjie L, Lipeng L (2015) Механизм распыления заряженного слоя вязкоупругой жидкости. Китайский J Aeronautics 28 (2): 403–409. https://doi.org/10.1016/j.cja.2014.12.034
Статья Google ученый
Мурр Л.Е. (2015) Металлургия аддитивного производства: примеры электронно-лучевой плавки. Дополнение Мануф 5:40–53. https://doi.org/10.1016/j.addma.2014.12.002
Статья Google ученый
Усков И.В., Горохов Ю.В., Губанов И.Ю. и др. (2018) Разработка оснастки и режимов диспергирования порошков припоев из алюминиевых сплавов.Металлург 62: 597–602. https://doi.org/10.1007/s11015-018-0697-8
Статья Google ученый
Мальцев М.В. (1970) Металлография цветных металлов и сплавов. Металлургия, Москва
Google ученый
Гуляев Б.Б., Петров С.М., Петрова С.Г., Абрамова А. А. (1978) Синтез высокопрочных силуминов. ЛГУ, Ленинград
Google ученый
Гуляев Б.Б., Сенченко В.Т. (1974) Свойства расплавленных металлов.Наука, Москва
Google ученый
Авгеев Н.В. (1980) Диаграммы состояния металлических систем. АС СССР, Москва
Google ученый
Халафян А.А. (2013) Промышленная статистика: контроль качества, анализ процессов, планирование экспериментов в пакете STATISTICA. УРСС, Москва
Google ученый
Алямовский А.А. (2012) Моделирование сплошных работ.как решать практические задачи. БХВ-Петербург, Санкт-Петербург
Балашов В.М., Семенова Е.Г., Трефилов Н.А. (1992) Технология изготовления антенн и устройств СВЧ. Книжный мир, Москва
Google ученый
Получение низкотемпературной пасты на основе эвтектического силумина для пайки изделий специального назначения
https://doi.org/10.1007/s00170-021-08619-6 паста на основе эвтектического силумина
для пайки изделий специального назначения
ИгорьВасилевичУсков1· ЮрийВасилевичГорохов2· ИванЮриевичГубанов1· СергейВладимировичБеляев11 kosovich2 · kosovichhailovnalesiv1 · igorlazarevichkonstantinov2 ·
Маринамигоревнагубанова1 · Иванергееевичкосяченко1 · Nikitaevgenevichpavlov1
поступил: 7 июня 2021 / принято: 18 Декабрь 2021 г.
© Автор(ы), по эксклюзивной лицензии Springer-Verlag London Ltd., часть Springer Nature 2022
Abstract
Наиболее распространенным способом получения мелкодисперсных порошков в промышленности является напыление расплава металла с внешним энергоносителем
. Основным фактором, определяющим дисперсность распыления частиц металлического порошка, в данном случае является энергия взрыва
, которая зависит от скорости подачи газа-энергоносителя в струю расплава. С другой стороны, для предотвращения брака при пайке
тонкостенных алюминиевых элементов (теплообменников и волноводных трактов) температура плавления паяльной пасты должна быть на 50–70
°С ниже температуры плавления материала детали.Технологии пайки с использованием существующих в настоящее время паст
не всегда обеспечивают требуемое технологическим регламентом качество швов в изделиях специального назначения. В связи с этим актуальным направлением исследований является производство низкотемпературных мелкодисперсных припойных паст
, позволяющих избежать брака при печной пайке алюминиевых антенных
конструкций. С этой целью в данной работе описан подход к определению оптимальных значений давления газа и размера зазора
между внешним конусом золотника и соплом при распылении порошка заданной фракции из жидкого сплава Al-Si-Zn.Двухфакторный эксперимент
был выполнен с использованием центрального композиционного плана, описывающего взаимосвязь между зависимой переменной
и факторами с использованием квадратичной модели. Получено уравнение регрессии, по которому рассчитаны значения факторов
, обеспечивающих максимизацию выхода объема порошка фракцией 100 мкм. В промышленных условиях
производилась пайка волноводных элементов полученной пастой.
Ключевые слова Паяльные волноводы· Алюминиевая припойная паста· Метод диспергирования· Металлический порошок· Оптимизация конструкции· Al–
Si–Zn
1 Введение
Припойные пасты, как правило, представляют собой смесь 80–92 % мелкодисперсного порошка
припоя, флюса и связующей основы. Составное положение паяльных паст
определяется размером частиц
и соотношением компонентов и активностью флюса, которые оказывают существенное влияние на качество паяного соединения.Наиболее важным параметром
является размер частиц порошка,
от которого зависит как способ нанесения (дозатор/трафарет)
, так и характеристики технологического цикла пайки.
* Александр Александрович Косович
Игорь Васильевич Uskov
Юрий Васильевич Горохов
Иван Юрьевич Губанов
Igubanov @ сфу-крас.RU
Сергей Владимирович Беляев
Елена Михайловна Lesiv
Игорь Лазаревич Konstantinov
Marina Igorevna Gubanova
Mgubanova @ Sfu-Крас. RU
Иван Сергеевич Косяченько
Nikita Evgenevich Pavlov
1 Отдел литейного лица, Школа of Learous Metals
И «Наука материалов, Сибирский федеральный университет,
Красноярск, Россия
2 Кафедра обработки металлов давлением, Школа
Факультет цветных металлов и материаловедения, Сибирский
Федеральный университет, Красноярск, Россия
/ Опубликовано на сайте: 10 января 2022
4 Журнал Advanced Manufacturing Technology (2022) 119:3857–3863
Содержание предоставлено Springer Nature, условия использования приложения лы. Права защищены.
Пайка алюминиевого сплава 7075 с использованием электроосажденных прослоек Ni-P и Cu-Cr
Реферат
Прямая пайка алюминиевого сплава 7075 очень трудна или даже невозможна. Для этого были разработаны гальванические покрытия и способы их нанесения на поверхности сплавов. В работе представлены структуры и механические свойства паяных соединений сплава 7075, выполненных непрямым способом с использованием электролитически осажденных покрытий Ni-P и Cu-Cr.Описано нанесение вновь разработанных покрытий Ni-P и Cu-Cr на базовые поверхности сплава 7075. Представлены результаты исследования смачиваемости припоя S-Sn97Cu3 в капельном тесте и методом намазывания на покрытия, нанесенные на подложки 7075. Угол смачиваемости обоих покрытий был ниже 30°. Представлены результаты металлографических исследований с применением световой и электронной микроскопии. Показано, что адгезия металлических покрытий к алюминиевому сплаву хорошая, превосходящая прочность на сдвиг припоя S-Sn97Cu3. Прочность на сдвиг паяного соединения составляла 35 ± 3 МПа. Измеренная твердость промежуточного слоя Ni-P достигла высокого значения 471 HV 0,025.
Ключевые слова: 7075 алюминиевый сплав, пайка, электроосаждение, промежуточный слой: Ni-P, Cu-Cr
1. Введение
Алюминиевые сплавы серии 7ххх относятся к группе материалов с ограниченной способностью к склеиванию, особенно при использовании традиционные методы пайки/пайки и дуговая сварка [1,2,3]. Благодаря очень хорошим механическим свойствам, высокой прочности на разрыв (свыше 500 МПа) и твердости (свыше 150 HV) [4,5,6] при малом удельном весе они все чаще используются в качестве строительных материалов во многих отраслях промышленности.Этому также способствует широкий спектр термических обработок и быстрое естественное старение [7,8]. Наиболее крупными областями применения этих сплавов являются авиа- и автомобилестроение [9,10], а также космическая, военная и машиностроительная промышленность [5].
Большинство сплавов серии 7ххх обладают самой высокой прочностью среди всех промышленных алюминиевых сплавов [3]. Твердая растворимость цинка и магния в алюминии непостоянна, а их добавки делают сплавы склонными к дисперсионному твердению [3,11].Кроме того, добавка меди в количестве от 1 до 2 мас. % повышает механические свойства сплавов [3]. Они могут подвергаться термической обработке путем рекристаллизационного отжига при 390–430 °С или дисперсионного твердения, состоящего из пересыщения при 465–480 °С с последующим искусственным старением при 120–150 °С [11]. Неблагоприятной особенностью этих сплавов является их относительно низкая стойкость к коррозии (особенно коррозии под напряжением) и к повышенным температурам, изменяющим их структуру и отрицательно влияющим на механические свойства [11].
При склеивании сплавов серии 7ххх возникают значительные металлургические трудности [12]. В частности, ограничены традиционные способы сварки (сварка плавлением), где соединение получается в результате плавления и смешения легирующих компонентов основных материалов и присадочного металла [13,14]. Смешивание легирующих элементов часто инициирует образование твердых и хрупких интерметаллидных фаз, которые отрицательно сказываются на механических свойствах соединений, а в случае ограниченной взаимной растворимости легирующих элементов также могут приводить к возникновению горячих трещин в соединениях и/или в термопластах. зона поражения (ЗТВ) [13].По этой причине на смену традиционным методам сварки приходят методы сварки трением с перемешиванием (СТП), дуговой сварки пайкой, чаще всего сварки металлическим инертным газом (MIG, TIG) плавящимися электродами, лазерной сварки пайкой, чаще всего многолучевой (трифокальной). лазерная сварка [13,14]. Кроме того, все более популярными становятся низкоэнергетические методы сварки и сварки пайкой, например, сварка холодным переносом металла (CMT) [15,16].
Широкий диапазон температур ликвидуса-солидуса от 477 до 635 °С для сплава 7075 [5] исключает возможность его пайки традиционными припоями на основе Al-Si.При использовании силуминовых припоев процесс пайки должен проходить при температуре ок. 600 °С [17,18]. Соединение сплавов серии 7ххх пайкой напрямую также невозможно из-за дефицита присадочных металлов и, в первую очередь, флюсов, обеспечивающих хорошую смачиваемость () и, как следствие, создание качественных паяных соединений.
Недостаточная смачиваемость припоя S-Sn97Cu3 на подложке из алюминиевого сплава 7075: общий вид ( a ) и поперечное сечение ( b ).
На практике пайку тугоплавких сплавов, несмачиваемых припоями, часто проводят непрямым способом.Он заключается в создании промежуточных слоев (покрытий), преимущественно металлических и хорошо смачиваемых припоем, на поверхностях соединяемых материалов. Таким способом спаивают, например, алюминий с медью [19], графит с медью [20] или алюминий [21] и керамику с металлами [22]. Покрытия могут наноситься на поверхности основных материалов различными способами, начиная от гальванических методов, через химические (CVD) и физические методы осаждения из паровой фазы (PVD), до методов термического плазменного напыления или холодного газа низкого и высокого давления. распыление.
В рамках исследований были проведены испытания пайки алюминиевого сплава 7075 с использованием вновь разработанных авторами электролитически осажденных покрытий Ni-P и Cu-Cr [23,24]. Учитывая широкий диапазон ликвидус–солидус сплава 7075, для пайки использовался припой на основе олова. Это ограничивает потенциальную область применения соединениями, не выдерживающими высоких эксплуатационных нагрузок, но сохраняющими металлическую непрерывность и обеспечивающими хорошую электрическую или тепловую проводимость.
2.Материалы и методика
В ходе исследований образцы из сплава 7075-Т6 соединяли непрямым способом с использованием слоев Ni-P и Cu-Cr. Алюминиевый сплав 7075 характеризуется высокой механической прочностью (предел прочности при растяжении 480–540 МПа), но имеет относительно низкую стойкость к коррозии, особенно коррозии под напряжением. Из-за высокой чувствительности к высоким температурам предпочтительно склеивать его при низких температурах, используя технологию пайки. По этой причине применялись технологии печной и газопламенной пайки.В качестве припоя использовался сплав S-Sn97Cu3 с температурой плавления от 232 до 290 °С [25]. Также использовался флюс на основе хлорида цинка и хлорида аммония, рекомендованный для пайки меди и медных сплавов и никеля с применением припоев на основе олова. Флюс остается активным до 316 °С [25]. Химические составы основного металла и присадочного металла согласно [26, 27], а также результаты проведенного спектрального анализа приведены на рис.
Таблица 1
Химический состав основного металла и присадочного металла.
Химический состав, мас% | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Элемент | Si | Fe | Cu | Mn | Мг | Cr | Zn | Ti | Аль | ||
Основной металл сплав 7075 | Макс.![]() | Макс. 0,50 | 1,20–2,00 | Макс. 0,30 | 2,10–2,90 | 0,18–0,28 | 5,10–6,10 | Макс. 0,20 | Рем. | ||
SP Анализ * | 0,12 | 0,07 | 0,07 | 0,09 | 0,09 | 2,88 | 0,19 | 0,19 | 6.![]() | 0.06 | Rem. |
Element | Cu | Fe | Fe | в | PB | PB | AG | NI | Другое | Sn | |
S-SN97CU3 | 2,50-3.![]() | Макс. 0,02 | Макс. 0,10 | Макс.0,07 | Макс. 0,10 | Макс. 0,10 | Макс. 0,01 | Макс. 0,186 | Рем. | ||
SP Анализ * | 2.65 | 0,01 | 0,08 | 0,04 | 0,05 | 0,05 | 0,09 | 0,01 | 0,01 | 0,18 | Rem.![]() |
Для исследования смачиваемости припоя в капельном тесте и методом намазывания использовали образцы из сплава 7075 размером 30×30 мм и толщиной 3 мм.Для паяных соединений внахлест использовались образцы размером 25×80 мм и толщиной 3 мм.
После механической шлифовки и химической очистки на образцы наносили электролитическим способом металлические покрытия. Электролиз проводили в двух различных, недавно разработанных гальванических ваннах с параметрами, выбранными для получения покрытий Ni-P и Cu-Cr толщиной около 12 мм. Такая толщина покрытий должна предотвращать их хрупкость, но обеспечивать их герметичность и прочность при пайке. Толщину и химический состав нанесенных покрытий измеряли с помощью рентгенофлуоресцентного анализатора FischerScope XRAY XDL-B type X-ray от FISCHER GmbH (Ахерн, Бадения-Виртембергия, Германия).
После нанесения покрытий оценивали их смачиваемость путем измерения поверхностной свободной энергии (СЭЭ), ее полярной и дисперсионной составляющих с использованием анализатора Krüss DSA HT 1200 (Krüss GmbH, Гамбург, Германия), интегрированного с компьютерной программой DSA3 . В качестве эталонных жидкостей применялись дистиллированная вода, дийодметан и этиленгликоль с известными поверхностными энергиями и известными полярной и дисперсионной составляющими, см. [28]. Отдельные капли каждой жидкости помещались на надлежащим образом подготовленные поверхности исследуемых образцов и угол смачивания θ считывался из программы с точностью до 0.1°. Все значения θ были определены методом Оуэнса-Вендта-Рабеля-Кельбле (OWRK) [29]. В этом методе смачиваемость и адгезия зависят от влияния дисперсионного и полярного взаимодействий измерительной жидкости. С помощью метода OWRK можно определять и оптимизировать влияние различных методов обработки (например, плазменная обработка или нанесение покрытий) на величину адгезионных взаимодействий в таких процессах, как склеивание, окраска, гидрофобные покрытия и т.п. с использованием эффекта изменение поляризации при контакте поверхностей разной полярности [28,29].
Таблица 2
Свойства выбранных измерительных жидкостей.
Liquid | ||||
---|---|---|---|---|
Liquid | Поверхность свободной энергии (SFE), γ W [MJ / M 2 ] | Дисперсионный компонент, γ WD [MJ / M 2 ] | Полярная компонент, γ WP [MJ / M 2 ] | |
Дистиллированная вода | 72,8 | 21.8 | 51.0 | 51.![]() |
Диоиоиометан | 50.8 | 49 | 49 | 49 |
903 | 19,0 |
Паяльные свойства определенно были определены в тесте смачиваемого -нанесением припоя S-Sn97Cu3 на подложки 7075 с нанесенными покрытиями. На образцы наносили навески по 0,1 г припоя с половиной этого веса флюса. Далее образцы (по 5 на каждую серию) помещали на керамическую подложку и вместе помещали в печь, нагретую до 300 °С. Электропечью была Czylok FCF 7SM 2,6 кВт (Czylok, Jastrzębie-Zdrój, Śląsk, Польша) с рабочей температурой до 1100 °C. Из-за относительно высокой термической инерции образцов флюс активировался, и припой начинал плавиться через 120 с. С этого момента образцы выдерживались в печи еще 30 с. Вынутые из печи образцы очищали от остатков шлака и подвергали дальнейшим исследованиям.
Соединения для металлографических исследований и механических испытаний, т. е. для испытаний на статическое растяжение при сдвиге и измерения твердости по Виккерсу, были подготовлены пайкой пламенем. Из-за низкой температуры процесса использовался нагрев пропан-воздушным пламенем. Для получения воспроизводимых результатов использовались дистанционные элементы в виде стальных проволок диаметром 0,2 мм, гарантирующие постоянную ширину паяного зазора. Нахлест был шириной 10 мм. С момента начала плавления припоя соединения нагревали еще 5 с, а затем охлаждали на воздухе. Соединения для металлографических исследований разрезали пополам, заливали смолой, шлифовали и полировали для получения микроскопических образцов. Прочность на растяжение при сдвиге определяли на универсальной механической испытательной машине Zwick/Roell ZMARTPRO (Zwick-Roell GmbH, Badenia-Wirtembergia, Ulm, Germany). Измерения твердости по Виккерсу проводились на поперечных сечениях паяных соединений при низкой нагрузке на индентор 25 G. Твердость измерялась с помощью испытательной машины Sinowon PMT3 (Sinowon, DongGuan, Guangdong, China).
3. Результаты и обсуждение
3.1. Электроосаждение покрытий Ni-P и Cu-Cr
Условия осаждения покрытий определяли с помощью диаграммы Пурбе [30]. Из диаграммы следует, что сплав 7075 имеет значительно ограниченную область коррозионной стойкости в диапазоне возможных гальванических ванн. Таким образом, даже если сплав 7075 можно было бы покрыть в сильнокислотных ваннах, это практически невозможно из-за положения алюминия в гальваническом ряду. Поэтому покрытие сплава осуществлялось с использованием промежуточных слоев, прочно сцепленных с подложкой.
Для нанесения гальванических покрытий построена лабораторная станция, состоящая из источника питания (Elektro-Tech тип ETZ 10/10, Elektrotech, Kryniczno, Dolny Śląsk, Польша) с бесступенчатой регулировкой силы тока от 0 до 10 A и напряжения от 0 до 10 В, магнитная мешалка (IKA тип ETS 06, IKA Sp. z oo, Варшава, Мазовецкое воеводство, Польша) с бесступенчатой регулировкой скорости вращения и система нагрева с контролем температуры.На мешалку помещали химический стакан объемом 1 дм 3 , содержащий электролитическую ванну и анод 50×120×5 мм. Анод для нанесения покрытия Cu-Cr был изготовлен из титана с родиевым покрытием, а для нанесения покрытия Ni-P – из катодного никеля.
Процессу осаждения предшествовала правильная подготовка поверхности подложки. На первом этапе образцы шлифовали наждачной бумагой № 150 и 280, а затем подвергали промывке в 5% растворе SurTec 131 (Surtec Poland Sp. z o.o., Яниково, Великопольша, Польша) при 40 °C в течение 5 мин. Затем образцы промывали водопроводной водой и удаляли колпачки в 5% растворе SurTec 495L (Surtec Poland Sp. z o.o., Яниково, Великопольша, Польша) при 30 °C в течение 3 мин. Перед нанесением надлежащих покрытий наносились промежуточные слои. Этому процессу предшествовала обработка низкотемпературной аргоновой плазмой в течение 30 с с целью повышения адгезии покрытий к алюминиевой подложке. В работе [31] указывалось на благоприятное влияние низкотемпературной плазменной обработки на адгезию медного покрытия к подложке из графитового композита.Предварительные исследования также показали, что низкотемпературная плазменная обработка привела к увеличению силы, необходимой для царапания покрытия Cu-Cr, нанесенного на алюминиевую подложку, более чем на 40%.
Сначала образцы были химически оцинкованы в ванне SurTec 652Q Surtec Poland Sp. z o.o., Яниково, Великопольша, Польша, при температуре от 15 до 40 °C в течение 1 мин. Далее предварительное электролитическое меднение в ванне SurTec 864 Surtec Poland Sp. z o.o., Яниково, Великопольша, Польша, с pH 9,5 проводили при 55 °C в течение 2 мин.Катодная плотность тока составляла 0,5 А/дм 2 , анод был изготовлен из бескислородной меди (ББК). На подготовленные таким образом подложки наносились соответствующие покрытия, предназначенные для пайки. Для этого были разработаны две ванны:
-
Гальваническая Cu-Cr ванна – слабокислотная ванна для нанесения медно-хромового слоя, содержащая от 0,9 до 1,2 мас. % Cr [23];
-
Гальваническая Ni-P ванна — новая кислотная ванна для нанесения никель-фосфорного слоя, содержащая 12 мас. % P [24].
Сплав Cu-Cr можно использовать в качестве покрытия с повышенной стойкостью к истиранию. В соответствующих источниках не упоминаются гальванические ванны для нанесения покрытий из сплава Cu-Cr, но можно найти информацию о получении этих покрытий в металлургических процессах, в основном применяемых в энергетике.
Составы ванн и параметры процесса нанесения Cu-Cr покрытия следующие:
-
8–12 г/дм 3 хрома металлического в виде хлорида хрома III;
-
12–15 г/дм 3 медь металлическая в форме хлорида меди II;
-
80–120 г/дм 3 хлорид аммония в качестве проводящей соли;
-
pH раствора в пределах 3.от 8 до 4,5;
-
температура процесса от 55 до 65 °C;
-
катодная плотность тока от 1,5 до 3,0 А/дм 2 ;
-
время обработки от 40 до 60 мин.
Сплав Ni-P применяется, в том числе, в производстве присадочных металлов, используемых для бесфлюсовой пайки. Может применяться в гальванотехнике в качестве декоративного никелевого покрытия с повышенной коррозионной стойкостью (альтернатива хромовому покрытию).
Химически нанесенные Ni-P покрытия применяются в качестве технических покрытий с высокой коррозионной стойкостью, зависящей от концентрации фосфора. Химическое покрытие никелем также применяется в производстве пластмасс.
В литературе можно найти публикации о разработанных ваннах для электрохимического осаждения Ni-P покрытия. Ванны для нанесения такого покрытия, содержащие 18 мас. % P, являющиеся альтернативой хромовому покрытию, разработаны немецкими и итальянскими фирмами [32].В эти ванны ионы фосфора доставляет натриевая соль фосфорной кислоты III, добавляемая в количестве 5–7 мас.%. Покрытия применяются в качестве декоративных покрытий при производстве арматуры и фурнитуры, деталей бытовой техники и в автомобильной промышленности.
Составы ванн и параметры процесса осаждения разработанного Ni-P покрытия следующие:
-
15–18 г/дм 3 никеля металлического в виде сульфата никеля II;
-
100–150 г/дм 3 фосфора в форме нитрилотри(метилен)фосфоновой кислоты;
-
100 г/дм 3 лимонной кислоты;
-
рН раствора в пределах 1.
от 5 до 2,5;
-
температура процесса от 45 до 55 °C;
-
катодная плотность тока от 1,0 до 2,5 А/дм 2 ;
-
время обработки от 15 до 25 мин.
3.2. Оценка нанесенных покрытий
Электролитически нанесенные покрытия были подвергнуты предварительному анализу. Их толщину и химический состав измеряли с помощью рентгенофлуоресцентного анализатора FISCHERSCOPE X-RAY XDL-B производства Fischer GmbH (Ахерн, Бадения-Виртембергия, Германия).Концентрация Cr (вес. %) была измерена для покрытия Cu-Cr, концентрация P (вес. %) была измерена для покрытия Ni-P, а балансом были соответственно содержания Cu и Ni. Приложения для измерения покрытия Ni-P являются коммерческими продуктами, но приложение для измерения покрытия Cu-Cr было разработано компанией Helmut Fischer GmbH Achern, Бадения-Виртембергия, Германия, для нужд данного исследования.
Измерения толщины и химический состав покрытий, нанесенных на подложки 7075, показаны в .
Таблица 3
Толщина и состав нанесенных покрытий.
Покрытие | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Толщина | , мкм | Средняя толщина, мкм | Средняя толщина, μm | CRP | P | AV P | |
CU-CR | 12.9 | 12.3 ( σ = 0,9) | 1.![]() | 1.12 | 1.12 ( σ = 0,09) | _ | _ |
13.0 | 1,17 | ||||||
12,9 | 1,08 | ||||||
11,9 | 1,19 | ||||||
10,9 | 0,98 | ||||||
Ni-P | 12,7 | 12,1 ( σ = 0,7) | _ | _ | _ | 12. | 11.6 ( Σ = 0,5) |
12.8 | 11.2 | 11.2 | |||||
11.9 | 11.9 | ||||||
110 | 10.9 | ||||||
11.9 | 11.9 |
Адгезионные испытания покрытий проводили согласно EN ISO 2819:2018 [33]. Были проведены предварительные измерения методом «термического удара» и, после получения положительного результата, адгезия была определена методом царапанья с использованием Micro-Combi-Tester производства CSM Instruments (Needham Heights, MA, USA). Тестер определяет профиль поверхности как подложки, так и покрытия. Во время процесса пилинга регистрируется усилие и акустический сигнал.При этом регистрируется профилограмма поверхности, а также глубина проникновения в покрытие и в подложку.
После электролиза все образцы выдерживали в электрической печи при 200 °C в течение ок. 30 мин, а затем опускали в емкость с водой комнатной температуры. Через 1 мин визуально оценивали отслоение покрытия. Все образцы положительно прошли испытание на термический удар без видимого отслаивания.
Испытание на адгезию с помощью Micro-Combi-Tester начинали с измерения силы царапания непокрытой подложки, а затем измеряли усилие, необходимое для отслаивания покрытия от подложки с покрытием.Испытание проводили на расстоянии 5 мм при силе давления 29 Н. Покрытие отслаивали одновременно в двух местах и регистрировали среднее значение приложенных усилий.
Испытание на адгезию проводили следующим образом. Отдирающая головка, нагруженная с указанным выше усилием, начинала отдирать покрытие, и компьютер фиксировал все события, сопровождающие процесс (например, разрыв покрытия). После проникновения в материал подложки были сделаны микроскопические фотографии во всех точках, где была нарушена непрерывность измерения, и, наконец, была сфотографирована вся царапина.После испытания получают распечатку, содержащую профилограмму поверхности, величину усилия, необходимого для отрыва покрытия, величины сил, возникающих при возмущениях, и полную фотодокументацию. Величины усилий, необходимых для царапания подложки без покрытия и подложки с электролитически нанесенным покрытием, показаны на рис. Результаты представляют собой средние значения 10 измерений.
Результаты скретч-теста.
Смачиваемость подложки 7075 и нанесенных покрытий Cu-Cr и Ni-P предварительно определяли с помощью капельного теста, как описано выше.Примерная смачиваемость поверхности 7075 и покрытий дистиллированной водой показана на рис. Видно, что смачиваемость покрытий значительно лучше, чем у основного металла.
Смачиваемость основания и покрытий дистиллированной водой.
Средние значения углов смачивания для различных эталонных жидкостей приведены в . Дополнительно представлены значения поверхностной свободной энергии, ее дисперсионной и полярной составляющих. Поверхностная энергия нанесенных покрытий выше, чем у подложки.Более высокая поверхностная энергия связана с более низким поверхностным натяжением и, следовательно, с лучшей смачиваемостью (меньшие углы смачивания с отдельными эталонными жидкостями).
Таблица 4
Свободная энергия поверхности и смачиваемость электроосажденных покрытий и подложек из алюминиевого сплава 7075.
Substrate | Free Free Windery (SFE), | γ W W [ML / M 2 ] Дисперсионный компонент, | γ WD [MJ / M 2 ] Полярная компонент, | γ WP WP [MJ / M 2 ] Контактный угол, °316 | дистиллированная вода | DiodomeThane | этиленгликоль | | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
7075 | 41.![]() | 36,8 | 4,9 | 92,1 | 68,2 | 57,9 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cu-Cr | 58,8 | 42,5 | 16,3 | 49,4 | 43,8 | 41,2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ni-P | 3.![]() Как упоминалось выше и показано в , подложка из сплава 7075 не смачивается мягкими припоями.В результате невозможно сделать паяные соединения напрямую. Пригодность нанесенных покрытий Cu-Cr и Ni-P для пайки определяли путем измерения смачиваемости их поверхностей припоем на основе олова. Образцы изготавливали способом, описанным выше. По критерию смачиваемости чем меньше угол смачивания и больше площадь поверхности растекающихся капель, тем лучше паяльные свойства подложки. Принято считать, что хорошая смачиваемость имеет место, когда краевой угол меньше 30° и стремится к 0° [34,35,36]. Средний размер планиметрированных поверхностей на этом 0,1 г припоя составил 74 мм 2 ( σ = 7,2 мм 2 ) для покрытия Cu-Cr и 59 мм 2 ( 2 σ мм 2 ) для покрытия Ni-P. Примеры областей растекания припоев и сечения капель припоя на подложках, используемых для определения углов смачиваемости, показаны на рис. Растекаемость и смачиваемость припоя S-Sn97Cu3 на покрытиях Ni-P ( a , b ) и Cu-Cr ( c , d ). 3.4. Металлографическая оценка паяных соединений Как упоминалось ранее, соединения внахлестку с длиной нахлеста 10 мм и постоянной шириной паяных зазоров фиксируются дистанционными элементами диам. 0,2 мм были подготовлены для металлографических исследований и механических испытаний. Соединения выполнены пламенной пайкой с использованием пропаново-воздушной горелки. Микроструктура паяного соединения, выполненного через прослойку Cu-Cr, две разные части соединения ( a , b ): 1 – подложка (алюминий 7075), 2 – прослойка Cu-Cr, 3 – припой. Для анализируемой системы характерно линейное распределение элементов в стыке (). Покрытие (2) состоит из меди (98.99 мас. % Cu) и хрома (1,01 мас. % Cr), что соответствует спецификации гальванической ванны. Припой (3) состоит из олова (96,7 мас. % Sn) и меди (3,3 мас. % Cu). Из-за низкой температуры пайки в стыке не видны диффузионные зоны. В процессе пайки элементы покрытия не перемещаются в припой или обратно из припоя в покрытие. BSE (Back Scattered Electrons) изображение переходной зоны ( a ) и линейный EDS анализ паяного соединения, выполненного через прослойку Cu-Cr ( b ): 1 – подложка (алюминий 7075), 2 – прослойка Cu-Cr , 3 — припой. В соединении, припаянном через промежуточный слой Ni-P, также не обнаружено существенных дефектов микроструктуры пайки. Покрытие хорошо прилипает к подложке 7075 по всей длине стыка (а). Покрытие Ni-P хорошо заполнило поверхностные дефекты подложки (b), создав прочные механические опорные точки. Микроструктура паяного соединения, выполненного через прослойку Ni-P ( a ), заполненные поверхностные дефекты подложки ( b ): 1 – подложка (алюминий 7075), 2 – прослойка Ni-P, 3 – припой. Морфология обоих припоев в паяных соединениях, выполненных с использованием промежуточного слоя Cu-Cr () и Ni-P (), очень похожа. Форма серых первичных кристаллов твердого раствора Cu 6 Sn 5 в обоих паяных соединениях одинакова, но больше кристаллов в соединении с Ni-P.Разница, скорее всего, связана с разницей во времени пайки обоих соединений. Соединения выполнены ручной пайкой пламенем, где трудно точно контролировать время пайки. Место, выбранное в структуре соединения для анализа EDS, показано на a. На б–е вертикальными линиями отмечены покрытие Ni-P и линейное распределение элементов в отдельных зонах стыка. BSE (Back Scattered Electrons) изображение переходной зоны паяного соединения, выполненного через прослойку Ni-P ( a ) и линейное содержание элементов ( b – f ): 1 – подложка (алюминий 7075), 2 — прослойка Ni-P, 3 — припой. В отличие от покрытий, нанесенных методом холодного напыления низкого давления (LPCS), покрытия, нанесенные электролитическим способом, не являются пористыми, что благоприятно при их нанесении под пайку. 3.5. Испытания механических свойств паяных соединенийИспытания на растяжение и сдвиг соединений, выполненных с использованием прокладок Cu-Cr и Ni-P, проводили на универсальной испытательной машине Zwick/Roell Zmart-PRO (Zwick-Roell GmbH, Badenia -Виртембергия, Ульм, Германия). Паяные соединения располагались в захватах машины с использованием подходящих дистанционных вставок, а затем растягивались со скоростью 2 мм/мин. Для каждого покрытия было подготовлено пять комплектов паяных соединений. Перед испытанием на сдвиг обрывки припоя механически удаляли с обеих сторон соединения.Результаты испытаний на статическое растяжение паяных соединений показаны на рис. Таблица 5Прочность на сдвиг паяных соединений, выполненных с использованием промежуточных слоев Cu-Cr и Ni-P.
Температура и теплопроводность Температура и теплопроводность Температура и теплопроводность
сплавы:
IIS 10.![]()
Ошибка HTTP 404.11 — не найденоМодуль фильтрации запросов настроен на отклонение запроса, содержащего двойную управляющую последовательность.Наиболее вероятные причины:
Что вы можете попробовать:
Подробная информация об ошибке:
Дополнительная информация:Это функция безопасности.Не изменяйте эту функцию, пока полностью не поняты масштабы изменений. Перед изменением этого значения следует выполнить трассировку сети, чтобы убедиться, что запрос не является вредоносным. Если сервер разрешает двойные управляющие последовательности, измените параметр configuration/system.![]() |