Припой ПХ10Н64В15С7Р

Припой ПХ10Н64В15С7Р — композиционный порошковый припой на никелевой основе, относящийся к группе среднеплавких высокотемпературных припоев. Предназначен для вакуумной и газозащитной пайки высоконагруженных конструкций из жаропрочных никелевых сплавов и коррозионностойких сталей. Композиционная структура обеспечивает возможность заполнения увеличенных и неравномерных зазоров, что отличает этот припой от обычных (нерасплавляемых целиком) никелевых припоев.

Припой выпускается в виде порошка с размером частиц менее 100 мкм. В основе — смесь легкоплавкой никель-хромовой матрицы (припой системы Ni–Cr–Si–B) и тугоплавкого наполнителя — порошкового вольфрама. При нагреве до температуры пайки матрица расплавляется и пропитывает каркас из нерасплавленных частиц вольфрама, формируя прочное композитное соединение.

Расшифровка марки ПХ10Н64В15С7Р

Обозначение марки раскрывает химический состав: П — припой; Х10 — хром около 10 %; Н64 — никель около 64 % (основа); В15 — вольфрам около 15 %; С7 — кремний около 7 %; Р — наличие бора (рассеянный). Буквенно-цифровой код отражает номинальный состав; фактическое содержание элементов определяется допускаемыми диапазонами.

Химический состав припоя ПХ10Н64В15С7Р

Элемент	Обозначение	Содержание, % масс.
Никель	Ni	основа (≈ 64)
Хром	Cr	8,5–10,2
Вольфрам	W	14–16
Кремний	Si	6,5–7,7
Железо	Fe	3,5–5,0
Бор	B	0,2–0,4

Никель, хром, кремний и бор образуют легкоплавкую матрицу (систему Ni–Cr–Si–B), которая при нагреве расплавляется и обеспечивает смачивание паяемых поверхностей. Вольфрам выполняет роль тугоплавкого наполнителя и остаётся в твёрдом состоянии при температуре пайки. Железо — допустимая примесь, попадающая из исходных порошков.

Принцип получения композиционного припоя

Припой ПХ10Н64В15С7Р получают механическим смешиванием двух компонентов: порошка базового никель-хромового припоя системы Ni–Cr–Si–B (84–86 % от массы смеси) и порошкового вольфрама (14–16 %). Базовый припой, относящийся к серии ПХ13Н75С7Р, определяет температурный интервал плавления и паяльные свойства. Вольфрам вводится для повышения жаропрочности шва, уменьшения усадки при кристаллизации и подавления характерных для борсодержащих припоев дефектов.

Температуры плавления

Температурные характеристики припоя ПХ10Н64В15С7Р определяются матричной составляющей (Ni–Cr–Si–B), поскольку вольфрамовый наполнитель при пайке не расплавляется.

Параметр	Значение
Температура солидуса	1030 °C
Температура ликвидуса	1100 °C
Интервал кристаллизации	70 °C

Интервал кристаллизации в 70 °C является характерным для борсодержащих никелевых припоев и обеспечивает достаточное время для затекания расплавленной матрицы в зазор и пропитки вольфрамового каркаса.

Прочность паяных соединений

Ниже приведены справочные значения предела прочности на срез (τ_ср) паяных соединений жаропрочных никелевых сплавов, выполненных припоем ПХ10Н64В15С7Р.

Температура испытания	τср, МПа
20 °C	400
600 °C	350
800 °C	240
900 °C	119

Высокая жаропрочность паяного шва обусловлена присутствием тугоплавкого вольфрамового каркаса, который воспринимает нагрузку при повышенных температурах. Сохранение значительной доли прочности вплоть до 800–900 °C — ключевое преимущество композиционных припоев перед обычными никелевыми.

Допустимые зазоры при пайке

Припой ПХ10Н64В15С7Р допускает пайку соединений с зазорами от 0,06 до 1,5 мм. Возможность работы с увеличенными и неравномерными зазорами — одно из главных преимуществ композиционных припоев. В обычных капиллярных припоях оптимальный зазор, как правило, не превышает 0,1–0,15 мм, а при его увеличении образуются непропаи и пустоты. Вольфрамовый наполнитель формирует пористый каркас, который удерживает расплавленную матрицу в зазоре и предотвращает её стекание под действием силы тяжести.

Формирование паяного шва

При нагреве до температуры пайки матричный компонент (Ni–Cr–Si–B) расплавляется и смачивает как частицы вольфрамового наполнителя, так и поверхности паяемого металла. При последующем охлаждении кристаллизация расплава скрепляет частицы наполнителя между собой и с основным металлом. Одновременно происходит частичное спекание вольфрамовых частиц.

Благодаря присутствию наполнителя композиционная пайка позволяет избежать характерных дефектов обычной пайки борсодержащими никелевыми припоями: непропаев при увеличенных зазорах, скоплений избыточного припоя у кромок зазора и интенсивной химической эрозии в галтелях шва.

Влияние бора на паяемый металл

Бор в составе припоя активно взаимодействует с основным металлом: он вызывает локальное растворение контактной поверхности и диффундирует по границам зёрен паяемого сплава. Этот эффект, известный как межзёренная эрозия, может существенно ослабить тонкостенные элементы конструкции. По этой причине припой ПХ10Н64В15С7Р не рекомендуется для пайки тонкостенных деталей.

Условия пайки припоем ПХ10Н64В15С7Р

Пайка выполняется в вакууме или в среде инертного газа (аргон, гелий). Применение защитной атмосферы обязательно: на поверхности жаропрочных никелевых сплавов и коррозионностойких сталей при высокотемпературном нагреве в атмосферных условиях формируются устойчивые оксидные плёнки, препятствующие смачиванию припоем.

Порошок припоя наносится в зазор в виде суспензии с органическим связующим (акриловая смола). Количество припоя подбирается с запасом — объём нанесённого порошка должен в несколько раз превышать объём зазора, чтобы компенсировать усадку при расплавлении матрицы и обеспечить полное заполнение. Паяемые поверхности предварительно обезжиривают и высушивают. Детали фиксируют в приспособлениях, исключающих их смещение при нагреве в печи.

Время выдержки при температуре пайки определяется размерами деталей и объёмом паяного шва. После охлаждения выполняется зачистка наружных поверхностей шва.

Область применения

Припой ПХ10Н64В15С7Р применяется для пайки ответственных конструкций из жаропрочных никелевых сплавов и коррозионностойких хромоникелевых сталей, эксплуатируемых при повышенных температурах и механических нагрузках. Композиционная структура шва обеспечивает работоспособность соединений при температурах до 800–900 °C.

Форма поставки

Припой поставляется в виде порошка с гранулометрическим составом менее 100 мкм. Поставка осуществляется в герметичной таре, исключающей окисление и увлажнение порошка.

Требования безопасности

При проведении паяльных работ с припоем ПХ10Н64В15С7Р в воздух рабочей зоны могут выделяться аэрозоли никеля, хрома, вольфрама и их оксидов. Соединения никеля относятся к веществам повышенной опасности (канцерогенный фактор). Помещения для пайки должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией. Контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны выполняется в соответствии с требованиями ГН 2.2.5.3532-18. Работники обеспечиваются средствами индивидуальной защиты органов дыхания.