Пайка нержавіючої сталі

Пайка нержавіючої сталі

1. Паяність

Основна проблема пайки нержавіючої сталі полягає в тому, що оксидна плівка на поверхні серйозно впливає на змочування та розтікання припою.Різні нержавіючі сталі містять значну кількість Cr, а деякі також містять Ni, Ti, Mn, Mo, Nb та інші елементи, які можуть утворювати різноманітні оксиди або навіть складні оксиди на поверхні.Серед них оксиди Cr2O3 і TiO2 Cr і Ti досить стабільні і їх важко видалити.При пайці на повітрі для їх видалення необхідно використовувати активний флюс;При пайці в захисній атмосфері оксидну плівку можна зменшити лише в атмосфері високої чистоти з низькою точкою роси та достатньо високою температурою;У вакуумній пайці необхідно мати достатній вакуум і достатню температуру для досягнення хорошого ефекту пайки.

Ще одна проблема пайки нержавіючої сталі полягає в тому, що температура нагрівання має серйозний вплив на структуру основного металу.Температура нагрівання пайки аустенітної нержавіючої сталі не повинна перевищувати 1150 ℃, інакше зерно буде серйозно рости;Якщо аустенітна нержавіюча сталь не містить стабільних елементів Ti або Nb і має високий вміст вуглецю, також слід уникати пайки в межах температури сенсибілізації (500 ~ 850 ℃).Щоб запобігти зниженню корозійної стійкості внаслідок випадання карбіду хрому.Вибір температури пайки для мартенситної нержавіючої сталі більш суворий.Один полягає в тому, щоб узгодити температуру пайки з температурою гарту, щоб поєднати процес пайки з процесом термічної обробки;Інший полягає в тому, що температура пайки має бути нижчою за температуру відпуску, щоб запобігти розм’якшенню основного металу під час пайки.Принцип вибору температури паяння нержавіючої сталі з дисперсійним зміцненням такий самий, як і мартенситної нержавіючої сталі, тобто температура пайки має відповідати системі термічної обробки, щоб отримати найкращі механічні властивості.

На додаток до двох вищезгаданих основних проблем, існує тенденція до розтріскування під напругою під час пайки аустенітної нержавіючої сталі, особливо при пайці з мідно-цинковим наповнювачем.Щоб уникнути розтріскування під напругою, перед пайкою заготовку слід відпалити без напруги, а під час паяння заготівля має рівномірно нагріватися.

2. Паяльний матеріал

(1) Згідно з вимогами щодо використання зварних виробів з нержавіючої сталі, зазвичай використовувані припої для зварних виробів з нержавіючої сталі включають олов’яно-свинцевий припой, припой на основі срібла, припой на основі міді, припой на основі марганцю, на основі нікелю припой твердим припоєм і припой дорогоцінних металів.

Олов'яний свинцевий припій в основному використовується для пайки нержавіючої сталі, і він підходить для високого вмісту олова.Чим вище вміст олова в припої, тим краще його змочуваність нержавіючої сталі.Міцність на зсув з’єднань з нержавіючої сталі 1Cr18Ni9Ti, паяних декількома звичайними олов’яно-свинцевими припоями, наведено в таблиці 3. Через низьку міцність з’єднань вони використовуються лише для пайки деталей з малою несучою здатністю.

Таблиця 3 Міцність на зсув з’єднання з нержавіючої сталі 1Cr18Ni9Ti, паяного олов’яно-свинцевим припоєм

Присадні метали на основі срібла є найбільш часто використовуваними присадними металами для пайки нержавіючої сталі.Серед них найбільш широко використовуються наповнювачі срібло-мідь-цинк і срібло-мідь-цинк-кадмій, оскільки температура пайки мало впливає на властивості основного металу.Міцність з’єднань з нержавіючої сталі ICr18Ni9Ti, паяних декількома поширеними припоями на основі срібла, наведено в таблиці 4. З’єднання з нержавіючої сталі, паяні припоями на основі срібла, рідко використовуються в сильно корозійних середовищах, а робоча температура з’єднань зазвичай не перевищує 300 ℃. .Під час пайки нержавіючої сталі без нікелю, щоб запобігти корозії паяного з’єднання у вологому середовищі, слід використовувати припой із більшою кількістю нікелю, наприклад b-ag50cuzncdni.Під час пайки мартенситної нержавіючої сталі, щоб запобігти розм’якшенню основного металу, слід використовувати припойний припой із температурою не вище 650 ℃, наприклад b-ag40cuzncd.Під час пайки нержавіючої сталі в захисній атмосфері для видалення оксидної плівки на поверхні можна використовувати флюс для самопайки, що містить літій, наприклад b-ag92culi та b-ag72culi.Під час пайки нержавіючої сталі у вакуумі для того, щоб наповнювач все ще мав гарну змочуваність, коли він не містить таких елементів, як Zn і CD, які легко випаровуються, срібний наповнювач, що містить такі елементи, як Mn, Ni та RD, можна вибрано.

Таблиця 4 Міцність з’єднання з нержавіючої сталі ICr18Ni9Ti, паяного присадковим металом на основі срібла

Припоєм на основі міді, який використовується для пайки різних сталей, є в основному чиста мідь, мідно-нікель і мідно-марганцево-кобальтовий припой.Присадний метал із чистої міді в основному використовується для пайки під захистом газу або у вакуумі.Робоча температура з'єднання з нержавіючої сталі становить не більше 400 ℃, але з'єднання має низьку стійкість до окислення.Мідно-нікелевий припой для пайки в основному використовується для полум’яної та індукційної пайки.Міцність паяного з’єднання з нержавіючої сталі 1Cr18Ni9Ti наведено в таблиці 5. Можна побачити, що з’єднання має таку ж міцність, як і основний метал, а робоча температура висока.Наповнювач Cu Mn комісійним припоєм в основному використовується для пайки мартенситної нержавіючої сталі в захисній атмосфері.Міцність з’єднання та робоча температура можна порівняти з тими, що паяні припоєм на основі золота.Наприклад, з’єднання з нержавіючої сталі 1Cr13, паяне припоєм b-cu58mnco, має такі ж характеристики, як і з’єднання з нержавіючої сталі, паяне припоєм b-au82ni (див. таблицю 6), але вартість виробництва значно знижена.

Таблиця 5. Міцність на зсув з’єднання з нержавіючої сталі 1Cr18Ni9Ti, паяного присадковим металом на основі високотемпературної міді

Таблиця 6 Міцність на зсув паяного з’єднання з нержавіючої сталі 1Cr13

Присадні метали на основі марганцю в основному використовуються для пайки в захисному газі, і чистота газу повинна бути високою.Щоб уникнути зростання зерна основного металу, слід вибрати відповідний припойний метал з температурою пайки нижче 1150 ℃.Задовільний ефект паяння можна отримати для з’єднань з нержавіючої сталі, паяних припоєм на основі марганцю, як показано в таблиці 7. Робоча температура з’єднання може досягати 600 ℃.

Таблиця 7 Міцність на зсув з’єднання з нержавіючої сталі lcr18ni9fi, паяного припоєм на основі марганцю

Коли нержавіюча сталь паяється присадковим металом на основі нікелю, з’єднання має хороші високотемпературні характеристики.Цей присадний метал зазвичай використовується для пайки твердим припоєм у захисному газі або вакуумної пайки.Щоб подолати проблему, пов’язану з утворенням більшої кількості крихких сполук у паяному з’єднанні під час утворення з’єднання, що серйозно знижує міцність і пластичність з’єднання, зазор у з’єднанні має бути зведений до мінімуму, щоб елементи, які легко утворюють крихку фазу в з’єднанні. припій повністю дифундує в основний метал.Щоб запобігти появі зерна основного металу через тривалий час витримки при температурі пайки, можна вжити заходів процесу короткочасної витримки та дифузійної обробки при нижчій температурі (порівняно з температурою пайки) після зварювання.

Наповнювачі з благородних металів, що використовуються для пайки нержавіючої сталі, в основному включають наповнювачі на основі золота та наповнювачі, що містять паладій, з яких найбільш типовими є b-au82ni, b-ag54cupd і b-au82ni, які мають хорошу змочуваність.Паяне з'єднання з нержавіючої сталі має високу високотемпературну міцність і стійкість до окислення, а максимальна робоча температура може досягати 800 ℃.B-ag54cupd має схожі характеристики з b-au82ni і його ціна низька, тому він має тенденцію замінити b-au82ni.

(2) Поверхня нержавіючої сталі у флюсі та атмосфері печі містить оксиди, такі як Cr2O3 і TiO2, які можна видалити лише за допомогою флюсу з високою активністю.Коли нержавіючу сталь паяють олов’яно-свинцевим припоєм, придатним флюсом є водний розчин фосфорної кислоти або розчин оксиду цинку, соляної кислоти.Час активності водного розчину фосфорної кислоти короткий, тому слід застосувати метод швидкого нагрівання пайки.Флюси Fb102, Fb103 або Fb104 можна використовувати для пайки нержавіючої сталі з припоєм на основі срібла.Під час пайки нержавіючої сталі з припоєм на основі міді використовується флюс fb105 через високу температуру пайки.

Під час пайки нержавіючої сталі в печі часто використовується вакуумна атмосфера або захисна атмосфера, така як водень, аргон і аміак розкладання.Під час вакуумної пайки тиск вакууму має бути нижчим за 10-2 Па.Під час пайки в захисній атмосфері точка роси газу не повинна перевищувати -40 ℃. Якщо чистота газу недостатня або температура пайки невисока, невелика кількість газового флюсу для пайки, наприклад трифториду бору, може додати до атмосфери.

2. Технологія пайки

Перед паянням нержавіючу сталь необхідно ретельно очистити, щоб видалити будь-який жир і масляну плівку.Паяти краще відразу після чищення.

Для пайки нержавіючої сталі можна застосувати полум’яний, індукційний та нагрівання в печі.Піч для пайки в печі повинна мати хорошу систему контролю температури (потрібне відхилення температури пайки ± 6 ℃) і швидко охолоджуватися.Коли водень використовується як захисний газ для пайки, вимоги до водню залежать від температури пайки та складу основного металу, тобто чим нижча температура пайки, тим більше основний метал містить стабілізатор, і тим менше роса потрібна точка водню.Наприклад, для мартенситних нержавіючих сталей, таких як 1Cr13 і cr17ni2t, під час пайки при 1000 ℃ точка роси водню повинна бути нижчою за -40 ℃;Для хромонікелевої нержавіючої сталі 18-8 без стабілізатора точка роси водню має бути нижчою за 25 ℃ під час пайки при 1150 ℃;Однак для нержавіючої сталі 1Cr18Ni9Ti, що містить титановий стабілізатор, точка роси водню має бути нижчою за -40 ℃ під час пайки при 1150 ℃.При пайці із захистом від аргону чистота аргону повинна бути вищою.Якщо мідь або нікель нанесено на поверхню нержавіючої сталі, вимога до чистоти захисного газу може бути знижена.Щоб забезпечити видалення оксидної плівки на поверхні нержавіючої сталі, також можна додати газовий флюс BF3, а також можна використовувати літієвий або борвмісний самофлюсовий припій.Під час вакуумної пайки нержавіючої сталі вимоги до ступеня вакууму залежать від температури пайки.З підвищенням температури пайки необхідний вакуум може бути зменшений.

Основний процес обробки нержавіючої сталі після пайки полягає в очищенні залишків флюсу та залишкового інгібітора течії та проведенні термічної обробки після пайки, якщо це необхідно.Залежно від використовуваного флюсу та методу пайки, залишки флюсу можна промити водою, очистити механічно або хімічно.Якщо абразив використовується для очищення залишків флюсу або оксидної плівки в нагрітій зоні поблизу шва, слід використовувати пісок або інші неметалічні дрібні частинки.Деталі з мартенситної нержавіючої сталі та нержавіючої сталі, що зміцнюється дисперсійним зміцненням, потребують термічної обробки відповідно до особливих вимог до матеріалу після пайки.З’єднання з нержавіючої сталі, паяні припоями Ni Cr B і Ni Cr Si, часто обробляють дифузійною термічною обробкою після пайки, щоб зменшити вимоги до паяльного зазору та покращити мікроструктуру та властивості з’єднань.