1. Припой
(1) Титан и сплавы на его основе редко паяются мягким припоем. В качестве припоев для пайки обычно используются припои на основе серебра, алюминия, титана или титана-циркония.
Припой на основе серебра в основном используется для компонентов с рабочей температурой менее 540 ℃. Соединения, выполненные с использованием чистого серебряного припоя, обладают низкой прочностью, склонны к растрескиванию и имеют плохую коррозионную стойкость и стойкость к окислению. Температура пайки припоя Ag-Cu ниже, чем у серебряного, но смачиваемость уменьшается с увеличением содержания Cu. Припой Ag-Cu, содержащий небольшое количество Li, может улучшить смачиваемость и степень сплавления припоя с основным металлом. Припой AG-Li обладает низкой температурой плавления и высокой восстанавливаемостью. Он подходит для пайки титана и титановых сплавов в защитной атмосфере. Однако вакуумная пайка загрязняет печь из-за испарения Li. Припой Ag-5al-(0,5 ~ 1,0)Mn является предпочтительным припоем для тонкостенных компонентов из титановых сплавов. Паяное соединение обладает хорошей стойкостью к окислению и коррозии. Прочность на сдвиг соединений титана и титановых сплавов, паянных припоем на основе серебра, представлена в таблице 12.
Таблица 12 Параметры процесса пайки и прочность соединений титана и титановых сплавов
Температура пайки алюминиевым припоем низкая, что исключает возникновение β-фазового превращения в титановом сплаве, что снижает требования к выбору материалов и конструкций паяльных приспособлений. Взаимодействие между присадочным металлом и основным металлом слабое, растворение и диффузия незначительны, но при этом присадочный металл обладает хорошей пластичностью и легко прокатывается вместе с основным металлом, что делает его очень подходящим для пайки радиаторов из титанового сплава, сотовых и ламинированных конструкций.
Флюсы на основе титана или титана-циркония обычно содержат Cu, Ni и другие элементы, которые могут быстро диффундировать в матрицу и реагировать с титаном во время пайки, что приводит к коррозии матрицы и образованию хрупкого слоя. Поэтому температура пайки и время выдержки должны строго контролироваться во время пайки и, по возможности, не должны использоваться для пайки тонкостенных конструкций. B-ti48zr48be — типичный припой Ti-Zr. Он обладает хорошей смачиваемостью титана, и основной металл не склонен к росту зерна во время пайки.
(2) Припои для пайки циркония и базовых сплавов. В состав пайки циркония и базовых сплавов в основном входят b-zr50ag50, b-zr76sn24, b-zr95be5 и т. д., которые широко используются при пайке труб из циркониевых сплавов ядерных энергетических реакторов.
(3) Флюс для пайки и защитная атмосфера для титана, циркония и других сплавов на их основе позволяют добиться удовлетворительных результатов в вакууме и инертной атмосфере (гелий и аргон). Для пайки в среде аргона следует использовать аргон высокой чистоты, точка росы должна быть не выше -54 °C. Для пайки в пламени необходимо использовать специальный флюс, содержащий фториды и хлориды металлов Na, K и Li.
2. Технология пайки
Перед пайкой поверхность должна быть тщательно очищена, обезжирена и удалена оксидная пленка. Толстая оксидная пленка удаляется механическим способом, пескоструйной обработкой или методом обработки расплавленной солью. Тонкая оксидная пленка удаляется в растворе, содержащем 20–40% азотной кислоты и 2% плавиковой кислоты.
При пайке не допускается контакт Ti, Zr и их сплавов с воздухом. Пайка может осуществляться в вакууме или в среде инертного газа. Допускается использование высокочастотного индукционного нагрева или нагрева в защитной атмосфере. Индукционный нагрев является оптимальным методом для небольших симметричных деталей, тогда как пайка в печи предпочтительнее для крупногабаритных и сложных деталей.
В качестве нагревательных элементов для пайки Ti, Zr и их сплавов следует выбирать Ni, Cr, W, Mo, Ta и другие материалы. Оборудование с открытым графитом в качестве нагревательных элементов не следует использовать во избежание загрязнения окружающей среды углеродом. Припой должен быть изготовлен из материалов с высокой жаропрочностью, близким к Ti или Zr коэффициентом теплового расширения, и низкой реакционной способностью по отношению к основному металлу.
Время публикации: 13 июня 2022 г.