Spájkovanie žiaruvzdorných kovov

1. Spájkovanie

Na spájkovanie UV sa môžu použiť všetky druhy spájok s teplotou nižšou ako 3000 ℃ a na súčiastky s teplotou nižšou ako 400 ℃ sa môžu použiť spájky na báze medi alebo striebra. Na súčiastky používané v rozmedzí od 400 ℃ do 900 ℃ sa zvyčajne používajú prídavné kovy na báze zlata, mangánu, mangánu, paládia alebo vrtákov. Na súčiastky používané nad 1000 ℃ sa väčšinou používajú čisté kovy ako Nb, Ta, Ni, Pt, PD a Mo. Pracovná teplota súčiastok spájkovaných platinovou spájkou dosahuje 2150 ℃. Ak sa po spájkovaní vykoná difúzne spracovanie pri 1080 ℃, maximálna pracovná teplota môže dosiahnuť 3038 ℃.

Väčšina spájok používaných na spájkovanie sa môže použiť na spájkovanie molybdénu (Mo) a spájky na báze medi alebo striebra sa môžu použiť na spájkovanie molybdénu (Mo) súčiastok pracujúcich pod 400 ℃. Pre elektronické zariadenia a nekonštrukčné časti pracujúce pri teplotách 400 ~ 650 ℃ sa môžu použiť spájky Cu Ag, Au Ni, PD Ni alebo Cu Ni. Pre súčiastky pracujúce pri vyšších teplotách sa môžu použiť prídavné kovy na báze titánu alebo iných čistých kovov s vysokými bodmi topenia. Treba poznamenať, že prídavné kovy na báze mangánu, kobaltu a niklu sa vo všeobecnosti neodporúčajú, aby sa predišlo tvorbe krehkých intermetalických zlúčenín v spájkovaných spojoch.

Ak sa pri teplotách pod 1000 ℃ používajú komponenty na báze TA alebo Nb, možno zvoliť vstrekovanie na báze medi, mangánu, kobaltu, titánu, niklu, zlata a paládia, vrátane spájok Cu Au, Au Ni, PD Ni a Pt Au_ Ni a Cu Sn, ktoré majú dobrú zmáčavosť s TA a Nb, dobrú tvorbu spájkovacích švov a vysokú pevnosť spoja. Keďže prídavné kovy na báze striebra majú tendenciu robiť spájkovacie kovy krehkými, malo by sa im čo najviac vyhnúť. Pre komponenty používané medzi 1000 ℃ a 1300 ℃ by sa ako prídavné kovy na spájkovanie mali zvoliť čisté kovy Ti, V, Zr alebo zliatiny na báze týchto kovov, ktoré s nimi tvoria nekonečné pevné a kvapalné látky. Pri vyššej prevádzkovej teplote je možné zvoliť prídavný kov obsahujúci HF.

W. Prídavné kovy na spájkovanie Mo, Ta a Nb pri vysokej teplote nájdete v tabuľke 13.

Tabuľka 13 spájkovacie prídavné kovy pre spájkovanie žiaruvzdorných kovov pri vysokých teplotách

2. Technológia spájkovania

Pred spájkovaním je potrebné starostlivo odstrániť oxid z povrchu žiaruvzdorného kovu. Môže sa použiť mechanické brúsenie, pieskovanie, ultrazvukové čistenie alebo chemické čistenie. Spájkovanie sa musí vykonať ihneď po procese čistenia.

Vzhľadom na inherentnú krehkosť volfrámu (W) sa s dielmi z volfrámu (W) pri montáži komponentov musí zaobchádzať opatrne, aby sa predišlo ich zlomeniu. Aby sa zabránilo tvorbe krehkého karbidu volfrámu, je potrebné sa vyhnúť priamemu kontaktu medzi W a grafitom. Pred zváraním sa musí odstrániť predpätie spôsobené predzváraním alebo zváraním. W sa pri zvyšovaní teploty veľmi ľahko oxiduje. Počas spájkovania musí byť stupeň vákua dostatočne vysoký. Pri spájkovaní v teplotnom rozsahu 1000 ~ 1400 ℃ nesmie byť stupeň vákua nižší ako 8 × 10-3 Pa. Na zlepšenie teploty pretavovania a prevádzkovej teploty spoja je možné proces spájkovania kombinovať s difúznym spracovaním po zváraní. Napríklad na spájkovanie W pri 1180 ℃ sa používa spájka b-ni68cr20si10fel. Po troch difúznych úpravách 1070 ℃/4h, 1200 ℃/3,5h a 1300 ℃/2h po zváraní môže prevádzková teplota spájkovaného spoja dosiahnuť viac ako 2200 ℃.

Pri montáži spájkovaného spoja molybdénu (Mo) by sa mal zohľadniť malý koeficient tepelnej rozťažnosti a medzera spoja by mala byť v rozmedzí 0,05 ~ 0,13 mm. Ak sa používa upínací prípravok, vyberte materiál s malým koeficientom tepelnej rozťažnosti. K rekryštalizácii molybdénu dochádza, keď plameňové spájkovanie, spájkovanie v peci s kontrolovanou atmosférou, vákuová pec, indukčná pec a odporový ohrev prekročia teplotu rekryštalizácie alebo keď teplota rekryštalizácie klesne v dôsledku difúzie spájkovacích prvkov. Preto, keď je teplota spájkovania blízka teplote rekryštalizácie, čím kratší je čas spájkovania, tým lepšie. Pri spájkovaní nad teplotou rekryštalizácie molybdénu je potrebné kontrolovať čas spájkovania a rýchlosť chladenia, aby sa predišlo praskaniu spôsobenému príliš rýchlym chladením. Pri použití autogenného plameňového spájkovania je ideálne použiť zmiešané tavidlo, teda priemyselné tavidlo na spájkovanie boritanom alebo striebrom a tavidlo na vysokoteplotné spájkovanie obsahujúce fluorid vápenatý, ktoré môže dosiahnuť dobrú ochranu. Metóda spočíva v tom, že sa najprv nanesie vrstva strieborného tavidla na spájkovanie na povrch molybdénu a potom sa nanesie tavidlo na vysokoteplotné spájkovanie. Strieborné spájkovacie tavidlo má aktivitu v nižšom teplotnom rozsahu a aktívna teplota vysokoteplotného tavidla môže dosiahnuť 1427 ℃.

Komponenty z TA alebo Nb sa prednostne spájkujú vo vákuu, pričom stupeň vákua nie je menší ako 1,33 × 10⁻² Pa. Ak sa spájkovanie vykonáva pod ochranou inertného plynu, musia sa prísne odstrániť nečistoty z plynu, ako je oxid uhoľnatý, amoniak, dusík a oxid uhličitý. Pri spájkovaní alebo odporovom spájkovaní na vzduchu sa musí použiť špeciálny prídavný kov na spájkovanie a vhodné tavidlo. Aby sa zabránilo kontaktu TA alebo Nb s kyslíkom pri vysokej teplote, môže sa na povrch naniesť vrstva kovovej medi alebo niklu a vykonať zodpovedajúce difúzne žíhanie.