174415. lajstromszámú szabadalom • Nagyszilárdságú lágyforrasz aluminimu és aluminiumötvözetek alacsony hőmérsékleten, forrasztószer nálkül történő forrasztásához
3 174415 4 ségű kötés létrehozását vagy folyasztószer, vagy más, a kötést elősegítő eljárás alkalmazásával tartja lehetségesnek. Gyakorlati igényként merült fel, hogy az alumínium és alumíniumötvözetek forrasztása egy olyan, megfelelő nedvesítőképességü és nagyobb szilárdságú kötést létesítő ötvözettel, mint lágyforrasszal történhessék, amely nem igényli sem folyasztószer, sem más, a kötést elősegítő eljárás alkalmazását. Ismeretes ugyanis, hogy a folyasztószer alkalmazása egyrészt kedvezőtlen tényező a létrehozott kötés korrózióállósága szempontjából, másrészt a forraszanyagban való elhelyezése nehezíti a forraszanyag gyártását, a forrasztás helyére egyéb módon történő odavitele pedig nehézkessé teszi a forrasztás megvalósítását. A kötést elősegítő különböző különleges behatások és eljárások alkalmazásának szükségessége pedig gátolja az aluminium és alumíniumötvözetek lágyforrasztásának elterjedését. További kívánalom volt a lágyforraszként szolgáló ötvözet alacsonyabb olvadásilletve dermedéspontja (ezek a 2 126 639 számú NSZK szabadalommal védett Zn-alapú lágyforrasz esetében például 374 °C és 405 °C közé esnek), hogy a forrasztás alacsony hőmérsékleten, és így egyszerű eszközökkel is végrehajtható legyen. Végül az alumínium és alumíniumötvözetek lágyforrasztására használt ötvözöttel szemben fontos követelmény a képlékeny alakíthatóság, illetve az öntés lehetősége, mert az igényeknek megfelelő különböző méretű és alakú forraszanyagok csak ebben az esetben állíthatók elő. A találmány lényege egy olyan, lágyforrasztásra alkalmas ötvözet létrehozása, amellyel folyasztószer és egyéb, a kötést elősegítő különleges eljárások alkalmazása nélkül is lehetséges alumínium és alumíniumötvözetek alacsony hőmérsékleten történő forrasztása során nagyszilárdságú kötések létesítése. Ez egyrészt annak köszönhető, hogy a kidolgozott összetételű ötvözet kiváló nedvesítőképességű, és ehhez kapcsolódó jellemző tulajdonsága az is, hogy a forrasztott kötés létesítéséhez előkészített felületek közötti kisméretű résekbe is képes behatolni, másrészt annak az eredménye, hogy az alkalmazott ötvözök szilárdságnövelő hatása következtében a forraszanyag nagyszilárdságú. Mivel folyasztószer alkalmazása szükségtelen, ez a kötés korrózióállósága szempontjából kedvező tény szükségtelenné teszi utólagos kezelési eljárások alkalmazását is. A jelzett célok érdekében a következő összetételhatárú ötvözetet dolgoztuk ki: Sn 60 -72 súly% Bi 0,5- 3 súly% Cu 0,5- 2 súly% Ni 0,5- 2 súly% Mg 0,3- 2 súly% Zn maradék Az ötvözet olvadásának hőköze: 160 °C—250°C. Amint az összetételből megállapítható, a kidolgozott ötvözet ón alapú, és a megfelelően kiválasztott alkotók célszerű arányával lehet biztosítani az ötvözet szükséges jellemző tulajdonságait. A réz, a nikkel és a magnézium együttes alkalmazását az ötvözetben szilárdságnövelő hatásuk indokolja, a forraszanyag és a kötés szilárdságának növelése érdekében. A bizmut jelentékeny arányban való alkalmazása kettős cél elérése érdekében történt. Az első, fontosabb szerepe az, hogy erősen növeli az ötvözet ledvesítőképességét, a másik az a tény, hogy a bizmut az ónnal alacsony olvadáspontú eutektikumot képezve biztosítja az ötvözet alacsony olvadáspontját. Erre azért is szükség van, mert a kialakuló MgjSn ionvegyület növeli az ötvözet szilárdságát, viszont emeli annak olvadáspontját. Végül a megkívánt alacsony olvadáspont és nagy szilárdság csak a horgany mint második legnagyobb mennyiségű alkotó bevezetésével volt biztosítható. A találmány gyakorlati alkalmazását a következő példával szemléltetjük. 1. példa A következő összetételű lágyforraszból: Sn 70,5 súly% Bi 1,0 súly% Cu 1,2 súly% Ni 0,8 súly% Mg 0,3 súly% Zn maradék <t> 6 mm-es huzal illetve öntött pálca készült, amelyek felhasználásával 20 mm szélességű, A1 99,5 fk, AlMgSi fk, AlMg3 fk minőségű lemezcsíkokon, mint próbatesteken, az 1. számú ábra szerint 20 mm széles átlapolással, a szokásos módon előkészített forrasztási felületek között, folyasztószer és egyéb, a kötést elősegítő eljárás alkalmazása nélkül, elektromos kézi forrasztópákával forrasztásokat készítettünk. 1. számú ábra: Próbatestek szakító-vizsgálatához A létrehozott kötések szilárdságának és kohéziós kapcsolatának ellenőrzésére az 1. számú ábrán bemutatott próbatest hossztengelye irányában végrehajtott szakító-vizsgálat és metallográfiái vizsgálat szolgált. A szakító-vizsgálatok eredményei: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
