1. Матеріал для паяння
(1) Титан та його базові сплави рідко паяють м’яким припоєм. Присадкові метали, що використовуються для паяння, в основному включають срібну основу, алюмінієву основу, титанову основу або титан-цирконієву основу.
Припій на основі срібла в основному використовується для компонентів з робочою температурою нижче 540 ℃. З'єднання, виготовлені з використанням чистого срібного припою, мають низьку міцність, легко тріскаються, а також погану стійкість до корозії та окислення. Температура пайки припою Ag-Cu нижча, ніж у срібла, але змочуваність знижується зі збільшенням вмісту Cu. Припій Ag-Cu, що містить невелику кількість Li, може покращити змочуваність та ступінь легування між припоєм та основним металом. Припій AG-Li має характеристики низької температури плавлення та високої відновлюваності. Він підходить для пайки титану та титанових сплавів у захисній атмосфері. Однак пайка у вакуумі забруднює піч через випаровування Li. Присадний метал Ag-5al-(0,5 ~ 1,0)Mn є кращим присадним металом для тонкостінних компонентів з титанових сплавів. Паяне з'єднання має хорошу стійкість до окислення та корозії. Міцність на зсув з'єднань титану та титанових сплавів, паяних присадним металом на основі срібла, наведена в таблиці 12.
Таблиця 12 Параметри процесу паяння та міцність з'єднання титану та титанових сплавів
Температура паяння алюмінієвого припою низька, що не призводить до β-фазового перетворення титанового сплаву, що знижує вимоги до вибору матеріалів та конструкцій для паяння. Взаємодія між присадним металом та основним металом низька, розчинення та дифузія не очевидні, але присадний метал має добру пластичність, і присадний метал легко згортається разом з основним металом, тому він дуже підходить для паяння радіаторів з титанового сплаву, стільникових структур та ламінатних конструкцій.
Флюси на основі титану або титану-цирконію зазвичай містять Cu, Ni та інші елементи, які можуть швидко дифундувати в матрицю та реагувати з титаном під час паяння, що призводить до корозії матриці та утворення крихкого шару. Тому температуру паяння та час витримки слід суворо контролювати під час паяння та не використовувати для паяння тонкостінних конструкцій, наскільки це можливо. B-ti48zr48be – це типовий TiZr припій. Він має добру змочуваність титаном, а основний метал не має тенденції до росту зерен під час паяння.
(2) Присадкові метали для паяння цирконію та базових сплавів Паяння цирконію та базових сплавів переважно включає b-zr50ag50, b-zr76sn24, b-zr95be5 тощо, які широко використовуються для паяння труб із цирконієвих сплавів ядерних енергетичних реакторів.
(3) Флюс для паяння та захисна атмосфера титану, цирконію та базових сплавів можуть забезпечити задовільні результати у вакуумі та інертній атмосфері (гелій та аргон). Для паяння в середовищі аргону слід використовувати аргон високої чистоти, а точка роси повинна бути -54 ℃ або нижче. Для полум'яного паяння слід використовувати спеціальний флюс, що містить фторид та хлорид металів Na, K та Li.
2. Технологія паяння
Перед паянням поверхню необхідно ретельно очистити, знежирити та видалити оксидну плівку. Товсту оксидну плівку слід видаляти механічним способом, піскоструминним очищенням або методом розплавленої соляної ванни. Тонку оксидну плівку можна видалити розчином, що містить 20% ~ 40% азотної кислоти та 2% плавикової кислоти.
Під час паяння не допускається контакт Ti, Zr та їхніх сплавів з повітрям на поверхні з'єднання. Пайку можна проводити під захистом вакууму або інертного газу. Можна використовувати високочастотний індукційний нагрів або нагрів у захисті. Індукційний нагрів є найкращим методом для невеликих симетричних деталей, тоді як пайка в печі є більш вигідною для великих та складних компонентів.
Як нагрівальні елементи для паяння Ti, Zr та їх сплавів слід вибирати Ni, Cr, W, Mo, Ta та інші матеріали. Обладнання з відкритим графітом як нагрівальними елементами не повинно використовуватися, щоб уникнути забруднення вуглецем. Пристосування для паяння повинно бути виготовлене з матеріалів з хорошою міцністю за високих температур, подібним коефіцієнтом теплового розширення до Ti або Zr та низькою реакційною здатністю з основним металом.
Час публікації: 13 червня 2022 р.