(1) Charakteristiky spájkovania Problémy spojené s grafitovým a diamantovým polykryštalickým spájkovaním sú veľmi podobné tým, ktoré sa vyskytujú pri keramickom spájkovaní.Spájka je v porovnaní s kovom ťažké zmáčať grafitové a diamantové polykryštalické materiály a jej koeficient tepelnej rozťažnosti je veľmi odlišný od koeficientu tepelnej rozťažnosti bežných konštrukčných materiálov.Dva sa zahrievajú priamo na vzduchu a keď teplota presiahne 400 ℃, dôjde k oxidácii alebo karbonizácii.Preto by sa malo prijať vákuové spájkovanie a stupeň vákua by nemal byť menší ako 10-1pa.Pretože pevnosť oboch nie je vysoká, ak dôjde pri spájkovaní k tepelnému namáhaniu, môžu sa vyskytnúť trhliny.Pokúste sa vybrať prídavný kov na tvrdé spájkovanie s nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti a prísne kontrolujte rýchlosť chladenia.Pretože povrch takýchto materiálov nie je ľahké zmáčať bežnými spájkovacími prídavnými kovmi, môže byť na povrch grafitových a diamantových polykryštalických materiálov nanesená vrstva s hrúbkou 2,5 ~ 12,5 um W, Mo a ďalších prvkov úpravou povrchu (vákuové nanášanie iónové naprašovanie, plazmové rozprašovanie a iné metódy) pred spájkovaním a môžu sa s nimi vytvárať zodpovedajúce karbidy, alebo môžu byť použité vysokoaktívne spájkovacie kovy.
Grafit a diamant majú mnoho druhov, ktoré sa líšia veľkosťou častíc, hustotou, čistotou a inými aspektmi a majú rôzne vlastnosti spájkovania.Okrem toho, ak teplota polykryštalických diamantových materiálov presiahne 1000 ℃, pomer polykryštalického opotrebenia sa začne znižovať a pomer opotrebenia sa zníži o viac ako 50 %, keď teplota presiahne 1200 ℃.Preto pri vákuovom spájkovaní diamantu musí byť teplota spájkovania kontrolovaná pod 1200 ℃ a stupeň vákua nesmie byť menší ako 5 × 10-2Pa.
(2) Výber prídavného kovu na tvrdé spájkovanie je založený najmä na použití a povrchovej úprave.Keď sa používa ako tepelne odolný materiál, musí sa zvoliť spájkovací kov s vysokou teplotou spájkovania a dobrou tepelnou odolnosťou;Pre materiály odolné voči chemickej korózii sa vyberajú prídavné kovy na tvrdé spájkovanie s nízkou teplotou spájkovania a dobrou odolnosťou proti korózii.Na grafit po povrchovej metalizácii možno použiť spájku z čistej medi s vysokou ťažnosťou a dobrou odolnosťou proti korózii.Aktívna spájka na báze striebra a medi má dobrú zmáčavosť a tekutosť pre grafit a diamant, ale prevádzková teplota spájkovaného spoja je ťažké prekročiť 400 ℃.Pre grafitové komponenty a diamantové nástroje používané medzi 400 ℃ a 800 ℃ sa zvyčajne používajú prídavné kovy na báze zlata, paládia, mangánu alebo titánu.Pre spoje používané medzi 800 ℃ a 1000 ℃ sa musia použiť prídavné kovy na báze niklu alebo vrtákov.Pri použití grafitových komponentov nad 1000 ℃ je možné použiť čisté kovové výplňové kovy (Ni, PD, Ti) alebo zliatinové výplňové kovy obsahujúce molybdén, Mo, Ta a iné prvky, ktoré môžu vytvárať karbidy s uhlíkom.
Pre grafit alebo diamant bez povrchovej úpravy je možné použiť aktívne prídavné kovy v tabuľke 16 na priame spájkovanie.Väčšina týchto prídavných kovov sú binárne alebo ternárne zliatiny na báze titánu.Čistý titán silne reaguje s grafitom, ktorý môže vytvoriť veľmi hrubú vrstvu karbidu a jeho koeficient lineárnej rozťažnosti je úplne odlišný od koeficientu grafitu, ktorý ľahko vytvára trhliny, takže ho nemožno použiť ako spájku.Pridanie Cr a Ni k Ti môže znížiť teplotu topenia a zlepšiť zmáčavosť keramikou.Ti je ternárna zliatina, zložená hlavne z Ti Zr, s prídavkom TA, Nb a ďalších prvkov.Má nízky koeficient lineárnej rozťažnosti, ktorý môže znížiť napätie pri spájkovaní.Terná zliatina zložená hlavne z Ti Cu je vhodná na spájkovanie grafitu a ocele a spoj má vysokú odolnosť proti korózii.
Tabuľka 16 Prídavné kovy na tvrdé spájkovanie na priame spájkovanie grafitu a diamantu
(3) Proces spájkovania Spôsoby spájkovania grafitu možno rozdeliť do dvoch kategórií, jednou je spájkovanie po povrchovej metalizácii a druhou je spájkovanie bez povrchovej úpravy.Bez ohľadu na použitú metódu je potrebné zvarenec pred montážou ošetriť a povrchové nečistoty z grafitových materiálov očistiť alkoholom alebo acetónom.V prípade spájkovania povrchovou metalizáciou sa na povrch grafitu plazmovým nástrekom nanesie vrstva Ni, Cu alebo vrstva Ti, Zr alebo disilicidu molybdénu a potom sa na spájkovanie použije prídavný kov na báze medi alebo prídavný kov na báze striebra. .Priame spájkovanie aktívnou spájkou je v súčasnosti najpoužívanejšou metódou.Teplotu spájkovania je možné zvoliť podľa spájky uvedenej v tabuľke 16. Spájku možno upnúť v strede spájkovaného spoja alebo blízko jedného konca.Pri spájkovaní kovom s veľkým koeficientom tepelnej rozťažnosti možno ako medzivrstvu použiť Mo alebo Ti s určitou hrúbkou.Prechodová vrstva môže spôsobiť plastickú deformáciu počas zahrievania spájkovaním, absorbovať tepelné napätie a zabrániť praskaniu grafitu.Napríklad Mo sa používa ako prechodový spoj na vákuové spájkovanie grafitových a hastelloynových komponentov.Použitá je spájka B-pd60ni35cr5 s dobrou odolnosťou proti korózii roztavenej soli a žiareniu.Teplota spájkovania je 1260 ℃ a teplota sa udržiava 10 minút.
Prírodný diamant je možné priamo spájkovať b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 a inými aktívnymi spájkami.Spájkovanie sa musí vykonávať vo vákuu alebo pod ochranou s nízkym obsahom argónu.Teplota spájkovania by nemala presiahnuť 850 ℃ a mala by sa zvoliť vyššia rýchlosť ohrevu.Doba zdržania pri teplote spájkovania by nemala byť príliš dlhá (všeobecne asi 10 s), aby sa zabránilo vytvoreniu súvislej vrstvy tiku na rozhraní.Pri spájkovaní diamantu a legovanej ocele by sa mala na prechod pridať plastová medzivrstva alebo vrstva zliatiny s nízkou rozťažnosťou, aby sa zabránilo poškodeniu diamantových zŕn spôsobenému nadmerným tepelným namáhaním.Sústružnícky nástroj alebo vyvrtávací nástroj na ultra presné obrábanie sa vyrába procesom spájkovania, pri ktorom sa na oceľové telo spájkuje 20 ~ 100 mg diamantu s malými časticami a pevnosť spoja spájkovaného spoja dosahuje 200 ~ 250 mpa.
Polykryštalický diamant môže byť spájkovaný plameňom, vysokou frekvenciou alebo vákuom.Na rezanie kovu alebo kameňa diamantovými kotúčovými pílami sa používa vysokofrekvenčné spájkovanie alebo spájkovanie plameňom.Vyberie sa aktívny spájkovací kov Ag Cu Ti s nízkou teplotou topenia.Teplota spájkovania sa musí regulovať pod 850 ℃, čas ohrevu nesmie byť príliš dlhý a musí sa použiť pomalá rýchlosť chladenia.Polykryštalické diamantové bity používané pri ropnom a geologickom vŕtaní majú zlé pracovné podmienky a znášajú obrovské nárazové zaťaženie.Je možné zvoliť prídavný kov na spájkovanie na báze niklu a ako medzivrstvu na vákuové spájkovanie možno použiť fóliu z čistej medi.Napríklad 350 ~ 400 kapsúl Ф 4,5 ~ 4,5 mm stĺpcový polykryštalický diamant je spájkovaný do perforácií ocele 35CrMo alebo 40CrNiMo na vytvorenie rezných zubov.Používa sa vákuové spájkovanie a stupeň vákua nie je menší ako 5 × 10-2Pa, teplota spájkovania je 1020 ± 5 ℃, čas zdržania je 20 ± 2 minúty a pevnosť v šmyku spájkovaného spoja je väčšia ako 200 mpa
Pri spájkovaní sa musí na montáž a umiestnenie čo najviac využiť vlastná hmotnosť zvarenca, aby kovová časť stlačila grafit alebo polykryštalický materiál v hornej časti.Pri použití upínadla na polohovanie musí byť materiál upínadla materiál s koeficientom tepelnej rozťažnosti podobným ako má zvarenec.
Čas odoslania: 13. júna 2022