(1) Характеристики на спояване с твърд припой Проблемите, свързани с поликристалното спояване с графит и диаманти, са много подобни на тези, срещани при керамичното спояване.В сравнение с метала, спойката е трудна за намокряне на графитни и диамантени поликристални материали и нейният коефициент на топлинно разширение е много различен от този на общите структурни материали.Двете се нагряват директно във въздуха и окисляване или карбонизация ще настъпи, когато температурата надвиши 400 ℃.Следователно трябва да се приеме вакуумно спояване и степента на вакуум не трябва да бъде по-малка от 10-1pa.Тъй като здравината и на двете не е висока, ако има термично напрежение по време на спояване, могат да се появят пукнатини.Опитайте се да изберете спояващ добавъчен метал с нисък коефициент на топлинно разширение и стриктно контролирайте скоростта на охлаждане.Тъй като повърхността на такива материали не е лесно да се намокри от обикновен спояващ добавъчен метал, слой от 2,5 ~ 12,5 um W, Mo и други елементи могат да бъдат отложени върху повърхността на графитни и диамантени поликристални материали чрез повърхностна модификация (вакуумно покритие , йонно разпрашване, плазмено пръскане и други методи) преди спояване и образуване на съответните карбиди с тях, или могат да се използват високоактивни спояващи добавъчни метали.
Графитът и диамантът имат много степени, които се различават по размер на частиците, плътност, чистота и други аспекти и имат различни характеристики на спояване.Освен това, ако температурата на поликристалните диамантени материали надвиши 1000 ℃, коефициентът на поликристално износване започва да намалява и коефициентът на износване намалява с повече от 50%, когато температурата надвиши 1200 ℃.Следователно при вакуумно запояване на диамант температурата на спояване трябва да се контролира под 1200 ℃, а степента на вакуум не трябва да бъде по-малка от 5 × 10-2Pa.
(2) Изборът на спояващ добавъчен метал се основава главно на употребата и повърхностната обработка.Когато се използва като топлоустойчив материал, трябва да се избере спояващ добавъчен метал с висока температура на спояване и добра устойчивост на топлина;За материали, устойчиви на химическа корозия, се избират добавъчни метали за спояване с ниска температура на спояване и добра устойчивост на корозия.За графита след обработка на повърхностна метализация може да се използва чиста медна спойка с висока пластичност и добра устойчивост на корозия.Активните припои на базата на сребро и мед имат добра омокряемост и течливост спрямо графит и диамант, но работната температура на запоените съединения е трудно да надвиши 400 ℃.За графитни компоненти и диамантени инструменти, използвани между 400 ℃ и 800 ℃, обикновено се използват златна основа, основа на паладий, основа на манган или основа на титан.За съединения, използвани между 800 ℃ и 1000 ℃, трябва да се използват добавъчни метали на основата на никел или на основата на пробиване.Когато се използват графитни компоненти над 1000 ℃, могат да се използват чисти метални добавъчни метали (Ni, PD, Ti) или сплавни добавъчни метали, съдържащи молибден, Mo, Ta и други елементи, които могат да образуват карбиди с въглерод.
За графит или диамант без повърхностна обработка активните добавъчни метали в таблица 16 могат да се използват за директно спояване.Повечето от тези добавъчни метали са бинарни или тройни сплави на основата на титан.Чистият титан реагира силно с графита, което може да образува много дебел карбиден слой и неговият коефициент на линейно разширение е доста различен от този на графита, който лесно предизвиква пукнатини, така че не може да се използва като спойка.Добавянето на Cr и Ni към Ti може да намали точката на топене и да подобри омокряемостта на керамиката.Ti е тройна сплав, съставена главно от Ti Zr, с добавяне на TA, Nb и други елементи.Има нисък коефициент на линейно разширение, което може да намали напрежението при спояване.Тройната сплав, съставена главно от Ti Cu, е подходяща за спояване на графит и стомана, а съединението има висока устойчивост на корозия.
Таблица 16 Допълнителни метали за спояване за директно спояване на графит и диамант
(3) Процес на спояване Методите за спояване на графит могат да бъдат разделени на две категории, едната е спояване след повърхностна метализация, а другата е спояване без повърхностна обработка.Без значение кой метод се използва, заваръчният шев трябва да бъде предварително обработен преди сглобяването, а повърхностните замърсители на графитните материали трябва да бъдат почистени с алкохол или ацетон.В случай на повърхностно метализиращо спояване, слой от Ni, Cu или слой от Ti, Zr или молибденов дисилицид се нанася върху графитната повърхност чрез плазмено пръскане и след това за спояване се използва добавъчен метал на медна основа или сребърен добавъчен метал .Директното спояване с активен припой е най-широко използваният метод в момента.Температурата на запояване може да бъде избрана според спойката, предоставена в таблица 16. Спойката може да бъде захваната в средата на спойката или близо до единия край.При запояване с метал с голям коефициент на топлинно разширение като междинен буферен слой може да се използва Mo или Ti с определена дебелина.Преходният слой може да предизвика пластична деформация по време на нагряване с спояване, да абсорбира термично напрежение и да избегне напукване на графит.Например, Mo се използва като преходна връзка за вакуумно спояване на компоненти от графит и хастелоин.Използва се припой B-pd60ni35cr5 с добра устойчивост на корозия и радиация от разтопена сол.Температурата на спояване е 1260 ℃ и температурата се поддържа за 10 минути.
Естественият диамант може да бъде директно запоен с b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 и други активни припои.Запояването трябва да се извърши под вакуум или ниско аргонова защита.Температурата на спояване не трябва да надвишава 850 ℃ и трябва да се избере по-бърза скорост на нагряване.Времето на задържане при температурата на спояване не трябва да бъде твърде дълго (обикновено около 10 секунди), за да се избегне образуването на непрекъснат тик слой на интерфейса.При запояване на диамант и легирана стомана трябва да се добави пластмасов междинен слой или слой от сплав с ниско разширение за преход, за да се предотврати увреждането на диамантените зърна, причинено от прекомерно термично напрежение.Стругът или пробивният инструмент за ултра прецизна обработка се произвежда чрез процес на спояване, който запоява 20 ~ 100 mg диамант с малки частици върху стоманеното тяло, а якостта на съединението на спояващото съединение достига 200 ~ 250mpa.
Поликристалният диамант може да бъде запоен чрез пламък, висока честота или вакуум.При рязане на метал или камък с диамантен циркулярен трион трябва да се използва високочестотно спояване или пламъчно спояване.Трябва да се избере Ag Cu Ti активен спояващ добавъчен метал с ниска точка на топене.Температурата на спояване трябва да се контролира под 850 ℃, времето за нагряване не трябва да е твърде дълго и трябва да се приеме бавна скорост на охлаждане.Поликристалните диамантени битове, използвани при петролни и геоложки сондажи, имат лоши работни условия и понасят огромни ударни натоварвания.Може да бъде избран добавъчен метал на базата на никел и чисто медно фолио може да се използва като междинен слой за вакуумно спояване.Например, 350 ~ 400 капсули Ф 4,5 ~ 4,5 mm колонен поликристален диамант се запояват в перфорациите на стомана 35CrMo или 40CrNiMo, за да образуват режещи зъби.Приема се вакуумно спояване и степента на вакуум е не по-малка от 5 × 10-2Pa, температурата на спояване е 1020 ± 5 ℃, времето на задържане е 20 ± 2 минути, а якостта на срязване на спояващото съединение е по-голяма от 200mpa
По време на запояване, собственото тегло на заварката трябва да се използва за сглобяване и позициониране колкото е възможно повече, за да накара металната част да притисне графита или поликристалния материал в горната част.Когато се използва приспособлението за позициониране, материалът на приспособлението трябва да бъде материалът с коефициент на топлинно разширение, подобен на този на заварката.
Време на публикуване: 13 юни 2022 г