1. Lutowanie
Do lutowania twardego można używać wszelkiego rodzaju lutów o temperaturze poniżej 3000°C, a do elementów o temperaturze poniżej 400°C można stosować luty na bazie miedzi lub srebra. Do elementów pracujących w temperaturze od 400°C do 900°C zazwyczaj stosuje się spoiwa na bazie złota, manganu, manganu, palladu lub wiertła. Do elementów pracujących w temperaturze powyżej 1000°C najczęściej stosuje się czyste metale, takie jak Nb, Ta, Ni, Pt, PD i Mo. Temperatura robocza elementów lutowanych lutem na bazie platyny wynosi 2150°C. Jeśli po lutowaniu zostanie przeprowadzona obróbka dyfuzyjna w temperaturze 1080°C, maksymalna temperatura robocza może osiągnąć 3038°C.
Większość lutów używanych do lutowania twardego nadaje się do lutowania Mo, a luty na bazie miedzi lub srebra można stosować do elementów Mo pracujących w temperaturach poniżej 400°C. Do urządzeń elektronicznych i elementów niekonstrukcyjnych pracujących w temperaturach 400–650°C można stosować luty Cu Ag, Au Ni, PD Ni lub Cu Ni. Do elementów pracujących w wyższych temperaturach można stosować spoiwa na bazie tytanu lub inne czyste metale o wysokiej temperaturze topnienia. Należy pamiętać, że spoiwa na bazie manganu, kobaltu i niklu nie są generalnie zalecane, aby uniknąć tworzenia się kruchych związków międzymetalicznych w spoinach lutowniczych.
Gdy komponenty TA lub Nb są używane poniżej 1000 ℃, można wybrać wtryski na bazie miedzi, manganu, kobaltu, tytanu, niklu, złota i palladu, w tym Cu Au, Au Ni, PD Ni i Pt Au_ Luty Ni i Cu Sn mają dobrą zwilżalność dla TA i Nb, dobre tworzenie spoin lutowniczych i wysoką wytrzymałość połączenia. Ponieważ spoiwa na bazie srebra mają tendencję do kruchości lutów twardych, należy ich unikać w miarę możliwości. W przypadku komponentów używanych w temperaturze od 1000 ℃ do 1300 ℃, jako spoiwa do lutowania należy wybierać czyste metale Ti, V, Zr lub stopy na bazie tych metali, które tworzą z nimi nieskończoną ilość ciał stałych i cieczy. Gdy temperatura pracy jest wyższa, można wybrać spoiwo zawierające HF.
W. Zobacz tabelę 13 dotyczącą spoiw lutowniczych dla Mo, Ta i Nb w wysokiej temperaturze.
Tabela 13. Spoiwa lutownicze do lutowania wysokotemperaturowego metali ogniotrwałych
2. Technologia lutowania
Przed lutowaniem należy dokładnie usunąć tlenki z powierzchni metalu ogniotrwałego. Można zastosować szlifowanie mechaniczne, piaskowanie, czyszczenie ultradźwiękowe lub chemiczne. Lutowanie należy przeprowadzić bezpośrednio po procesie czyszczenia.
Ze względu na wrodzoną kruchość stopu W, części ze stopu W powinny być ostrożnie obsługiwane podczas montażu komponentów, aby uniknąć ich pęknięcia. Aby zapobiec tworzeniu się kruchego węglika wolframu, należy unikać bezpośredniego kontaktu stopu W z grafitem. Przed spawaniem należy wyeliminować naprężenia wstępne powstałe podczas obróbki wstępnej lub spawania. Stop W bardzo łatwo utlenia się wraz ze wzrostem temperatury. Podczas lutowania twardego stopień próżni powinien być wystarczająco wysoki. Gdy lutowanie odbywa się w zakresie temperatur 1000 ~ 1400 ℃, stopień próżni nie powinien być mniejszy niż 8 × 10-3Pa. Aby poprawić temperaturę przetopu i temperaturę pracy złącza, proces lutowania twardego można połączyć z obróbką dyfuzyjną po spawaniu. Na przykład, lutowiem b-ni68cr20si10fel do lutowania twardego w temperaturze 1180 ℃. Po trzech obróbkach dyfuzyjnych 1070 ℃/4 godz., 1200 ℃/3,5 godz. i 1300 ℃/2 godz. po spawaniu, temperatura robocza lutowanego złącza może osiągnąć ponad 2200 ℃.
Podczas lutowania złącza Mo należy uwzględnić niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, a szczelina między złączami powinna mieścić się w zakresie 0,05–0,13 mm. W przypadku stosowania osprzętu, należy wybrać materiał o niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej. Rekrystalizacja Mo zachodzi, gdy lutowanie płomieniowe, w piecu z kontrolowaną atmosferą, piecu próżniowym, piecu indukcyjnym i nagrzewanie rezystancyjne przekracza temperaturę rekrystalizacji lub temperatura rekrystalizacji spada z powodu dyfuzji lutu. Dlatego im temperatura lutowania jest zbliżona do temperatury rekrystalizacji, tym lepiej – im krótszy czas lutowania. Podczas lutowania powyżej temperatury rekrystalizacji Mo, czas lutowania i szybkość chłodzenia muszą być kontrolowane, aby uniknąć pęknięć spowodowanych zbyt szybkim chłodzeniem. W przypadku lutowania płomieniowego tlenowo-acetylenowego, idealnym rozwiązaniem jest użycie topnika mieszanego, czyli przemysłowego boranu lub topnika srebrnego z dodatkiem topnika wysokotemperaturowego zawierającego fluorek wapnia, co zapewnia dobrą ochronę. Metoda polega na nałożeniu warstwy topnika srebrnego na powierzchnię Mo, a następnie nałożeniu topnika wysokotemperaturowego. Topnik srebrny jest aktywny w niższym zakresie temperatur, a temperatura działania topnika wysokotemperaturowego może sięgać 1427°C.
Elementy z TA lub Nb najlepiej lutować w próżni, przy czym stopień próżni nie może być mniejszy niż 1,33 × 10-2Pa. Jeśli lutowanie odbywa się w atmosferze gazu obojętnego, należy bezwzględnie usunąć zanieczyszczenia gazowe, takie jak tlenek węgla, amoniak, azot i dwutlenek węgla. Podczas lutowania twardego lub oporowego w powietrzu należy stosować specjalny lut i odpowiedni topnik. Aby zapobiec kontaktowi TA lub Nb z tlenem w wysokiej temperaturze, na powierzchnię można nanieść warstwę metalicznej miedzi lub niklu, a następnie poddać ją odpowiedniemu wyżarzeniu dyfuzyjnemu.
Czas publikacji: 13 czerwca 2022 r.