1. Materiał lutowniczy
(1) Tytan i jego stopy bazowe rzadko są lutowane lutem miękkim. Do lutowania twardego stosuje się głównie spoiwa na bazie srebra, aluminium, tytanu lub tytanu z cyrkonem.
Lut na bazie srebra jest stosowany głównie do elementów o temperaturze roboczej poniżej 540°C. Połączenia wykonane przy użyciu czystego lutu srebrnego charakteryzują się niską wytrzymałością, łatwością pękania oraz słabą odpornością na korozję i utlenianie. Temperatura lutowania lutu Ag Cu jest niższa niż srebra, ale zwilżalność maleje wraz ze wzrostem zawartości Cu. Lut Ag Cu zawierający niewielką ilość Li może poprawić zwilżalność i stopień stopowania między lutem a materiałem bazowym. Lut AG Li charakteryzuje się niską temperaturą topnienia i wysoką redukowalnością. Nadaje się do lutowania tytanu i stopów tytanu w atmosferze ochronnej. Należy jednak pamiętać, że lutowanie próżniowe zanieczyszcza piec ze względu na parowanie litu. Spoiwo Ag-5Al- (0,5 ~ 1,0) Mn jest preferowanym spoiwem do cienkościennych elementów ze stopów tytanu. Połączenie lutowane charakteryzuje się dobrą odpornością na utlenianie i korozję. Wytrzymałość na ścinanie połączeń tytanu i stopów tytanu lutowanych spoiwem na bazie srebra przedstawiono w tabeli 12.
Tabela 12 Parametry procesu lutowania i wytrzymałość połączeń tytanu i stopów tytanu
Temperatura lutowania lutem aluminiowym jest niska, co zapobiega powstawaniu β-stopu tytanu. Przemiana fazowa zmniejsza wymagania dotyczące doboru materiałów i struktur lutowniczych. Interakcja między spoiwem a materiałem bazowym jest niska, a rozpuszczanie i dyfuzja nie są oczywiste. Jednak spoiwo charakteryzuje się dobrą plastycznością i łatwo jest je ze sobą walcować, dzięki czemu doskonale nadaje się do lutowania radiatorów ze stopu tytanu, struktur plastra miodu i laminatów.
Topniki na bazie tytanu lub tytanu i cyrkonu zazwyczaj zawierają Cu, Ni i inne pierwiastki, które mogą szybko dyfundować do osnowy i reagować z tytanem podczas lutowania, powodując korozję osnowy i tworzenie kruchej warstwy. Dlatego temperatura i czas lutowania powinny być ściśle kontrolowane podczas lutowania i, w miarę możliwości, nie powinny być stosowane do lutowania konstrukcji cienkościennych. B-Ti48zr48be to typowy lut Ti-Zr. Charakteryzuje się dobrą zwilżalnością dla tytanu, a metal bazowy nie wykazuje tendencji do rozrostu ziaren podczas lutowania.
(2) Spoiwa lutownicze do cyrkonu i stopów bazowych Lutowanie cyrkonu i stopów bazowych obejmuje głównie b-zr50ag50, b-zr76sn24, b-zr95be5 itp., które są szeroko stosowane do lutowania rur ze stopów cyrkonu w reaktorach elektrowni jądrowych.
(3) Topnik lutowniczy i atmosfera ochronna z tytanu, cyrkonu i stopów bazowych pozwalają uzyskać zadowalające rezultaty w próżni i atmosferze obojętnej (hel i argon). Do lutowania w osłonie argonu należy stosować argon o wysokiej czystości, a temperatura punktu rosy musi wynosić -54°C lub mniej. Do lutowania płomieniowego należy stosować specjalny topnik zawierający fluorek i chlorek metalu Na, K i Li.
2. Technologia lutowania
Przed lutowaniem powierzchnia musi zostać dokładnie oczyszczona, odtłuszczona i usunięta z niej warstwa tlenku. Grubą warstwę tlenku należy usunąć mechanicznie, metodą piaskowania lub metodą kąpieli solnej. Cienką warstwę tlenku można usunąć w roztworze zawierającym 20%–40% kwasu azotowego i 2% kwasu fluorowodorowego.
Ti, Zr i ich stopy nie mogą stykać się z powierzchnią złącza podczas lutowania twardego. Lutowanie może odbywać się w osłonie próżni lub gazu obojętnego. Można zastosować nagrzewanie indukcyjne wysokiej częstotliwości lub nagrzewanie w osłonie. Nagrzewanie indukcyjne jest najlepszą metodą w przypadku małych, symetrycznych elementów, natomiast lutowanie twarde w piecu jest korzystniejsze w przypadku dużych i złożonych elementów.
Do lutowania twardego Ti, Zr i ich stopów należy stosować Ni, Cr, W, Mo, Ta i inne materiały. Aby uniknąć zanieczyszczenia węglem, nie należy stosować urządzeń z odsłoniętym grafitem. Osprzęt lutowniczy powinien być wykonany z materiałów o dobrej wytrzymałości w wysokich temperaturach, współczynniku rozszerzalności cieplnej podobnym do Ti lub Zr oraz niskiej reaktywności z metalem bazowym.
Czas publikacji: 13 czerwca 2022 r.