2. Пайка углеродистых, нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов

К этой группе материалов относятся стали, основу которых составляет железо, и жаропрочные сплавы на никелевой основе, легированные хромом, алюминием и титаном.

Максимальная температура нагрева углеродистых сталей при пайке может быть ограничена температурами 1100—1150° С или ниже. Максимальная температура пайки нержавеющих и жаропрочных сплавов, при кото­рой сохраняются их исходные свойства, составляет 920—1250° С.

Основные трудности, возникающие при пайке углеро­дистых, нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов заключаются в обеспечении смачивания их поверхности расплавленными припоями. На поверхности нержавею­щих сталей и жаропрочных сплавов имеются окисные пленки сложного состава, содержащие окислы хрома, алюминия и титана. Низкотемпературную пайку ука­занных материалов выполняют оловянно-свинцовыми припоями с наиболее активными кислотными флюсами.

Для улучшения смачивания в некоторых случаях низкотемпературную пайку проводят по гальваническим покрытиям меди и никеля, наносимым предварительно на паяемые поверхности. Пайку ведут различными спо­собами: электрическим паяльником, с применением пли­ток, ванн с расплавленным припоем, паяльных ламп, га­зовых горелок, светового луча и др.

Высокотемпературную пайку углеродистых сталей осуществляют медными, медно-цинковыми и серебряны­ми припоями, чаще всего с нагревом в печах в среде во­дорода или диссоциированного аммиака. Для пайки мед­ными и медно-цинковыми припоями на воздухе в качест­ве флюса используют буру, ББ1, № 200 и № 201.

Серебряные припои обладают малой активностью по отношению к углеродистым и нержавеющим сталям, поэтому для пайки применяют более активные флюсы № 209, 284, чем при пайке медью и медно-цинковыми припоями.

Серебряные припои при различных способах актива­ции поверхности хорошо смачивают и заполняют зазоры при пайке, но рабочие температуры паяных соединений составляют 500—600°С. Припои на основе меди технологичны, но не обеспечивают нужной прочности при вы­соких температурах.

Для пайки нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов применяют кроме серебряных припои на основе никеля, марганца, палладия.

При пайке припоями систем никель — хром — марга­нец, никель — хром — палладий можно получить соеди­нения с высокими прочностными и антикоррозионными свойствами.

Для изделий из нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов с большими зазорами применяют металлокерамическую пайку порошковыми припоями с наполнителем, близким по составу к паяемым металлам. При пайке порошковыми припоями получены высокие значения прочности паяных соединений из жаропрочных сплавов, работающих до температур 900—1000°С.

Нагрев при высокотемпературной пайке осуществляют в вакууме и активной среде газообразного флюса в смеси с аргоном различными источниками энергии.

3. Пайка алюминия и его сплавов

Сложность пайки алюминия и его сплавов определя­ется прежде всего трудностью удаления и разрушения окисной пленки, имеющейся на поверхности паяемых де­талей. Окись алюминия имеет температуру плавления 2050°С и нерастворима ни в твердом, ни в жидком металле.

В связи с разницей в коэффициентах термического расширения алюминия и его окисла при нагреве в окис­ной пленке возникают мельчайшие трещины, однако в контакте с атмосферой, содержащей кислород, сплош­ность пленки снова восстанавливается.

Окисная пленка, имеющаяся на поверхности алюми­ния, защищает металл от коррозии, поэтому применение активных флюсов, разрушающих окисную пленку, вызы­вает опасность коррозии паяных соединений.

Последующая промывка соединений от остатков флю­са не всегда эффективна и возможна. В связи с этим заслуживают внимания процессы пайки алюминия без применения флюсов. Разработаны процессы пайки по барьерным покрытиям из меди, никеля, серебра, наносимым гальваническим и химическим способами, напылением и плакированием. Пайку по покрытиям ведут, применяя малоактивные флюсы.

Перед низкотемпературной пайкой или лужением без флюса окисную пленку удаляют абразивом, трением, ультразвуком.

Без флюса можно паять алюминий и его сплавы при­поями, содержащими галлий. Галлий обладает высокой проникающей способностью, и при нарушении сплошно­сти пленки легко проникает в мельчайшие трещины, создавая условия для растекания припоя.

Для высокотемпературной пайки применяются припои на основе алюминия, содержащие медь, кремний, цинк. Наиболее широко применяют припой 34А и сплав алюминия с 11% кремния (силумин) с температурами плавления 525 и 577°С. Для этих припоев используют флюсы на основе хлористых солей и щелочных металлов, например флюс 34А.

Прочность соединений, паяных с флюсами, невысока: при пайке силумином максимальная прочность на отрыв составляет 7-9 кгс/мм², при пайке припоем 34А — 8-11 кгс/мм².

Бесфлюсовую высокотемпературную пайку проводят в глубоком вакууме с разрежением 1 10^-6—1 10^-8 мм рт. ст. и в парах магния. При пайке в парах магния про­цесс ведут в герметичных контейнерах, наполненных аргоном, куда закладывают или вешают листы магния или его сплавов. При нагреве магний испаряется и раз­рушает окисную пленку, проникая в ее поры и трещины, что обеспечивает смачивание паяемой поверхности рас­плавленным припоем. Чаще всего в качестве припоя при­меняют сплав силумин. Пайкой в парах магния полу­чают паяные соединения с высокой прочностью и корро­зионной стойкостью.